[發明專利]部分還原的氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310566719.7
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103611192A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 顏輝;賈俊強;吳瓊英;江明珠
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: A61L27/44
• 分類號: A61L27/44;A61L27/22;A61L27/60
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于生物醫學材料技術領域，具體涉及一種具有較好力學特性的部分還原的氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜及其制備方法和應用。

背景技術

絲素蛋白作為一種天然纖維蛋白，是蠶絲中最主要的成分，約占蠶絲重量的70%。絲素蛋白具有較好的生物相容性，適度的可降解性，以及低免疫原性，在生物材料領域有廣泛的應用，如生物膜、固定化酶、抗原抗體載體、藥物緩釋載體及抗凝血材料等。

基于絲素蛋白的人工膜材料在生物醫學工程領域有很好的應用前景，尤其是作為人工皮膚用于燒傷創面的保護。由于絲素膜的機械強度低，因此需要化學或物理手段處理，從而獲得較強抗拉的力學特性。化學處理方法是應用甲醇、乙醇、異丙醇等機溶劑的浸泡，物理手段是飽和水蒸氣的處理。通過這些過程，絲素膜的機械強度增加，抗拉力明顯增加。但經過此方式處理后，絲素膜的脆性增加，容易折斷。因此，開發具有較強抗拉和韌性對于生物膜的應用有重要意義。

石墨烯作為一種新型的納米粒子材料，具有優異的電學、力學和熱學等獨特物理學性質，在復合材料、傳感器、能源等領域具有重要的應用前景。近年來，石墨烯在生物醫學領域的研究逐漸開始，但是發展很迅速。

在生物醫學領域應用較多的石墨烯衍生物主要是功能化的氧化石墨烯（Grapheneoxide，GO)。氧化石墨烯含有大量的含氧活性基團，如羰基、羧基、羥基與環氧基等。環氧基與羥基主要位于氧化石器烯的基面上，而羰基、羧基則通常分布于氧化石墨烯的邊緣處。由于氧化石墨烯上含有大量的含氧活性基團，因此具有良好的水溶液穩定性。

含氧活性基團化學特性不同，可以與多種特定功能分子進行共價反應，其中常見的共價修飾方法是通過酰化反應和酯化反應將生物分子修飾在石墨烯上。除了共價修飾外，還可以通過π-π相互作用、離子鍵和氫鍵等非共價鍵作用對石墨烯進行表面功能化修飾。如2008年Dai?Hongjie課題組（Liu?Z，ROBINSON?J，SUN?X?M，et?a1.PEGylated?nanographene?oxide?for?delivery?of?water-insoluble?cancer?drugs.J?Am?Chem?Soc，2008,130:10876-10877.）利用PEG(聚乙二醇)修飾的氧化石墨烯作為難溶性含芳香結構的抗癌藥物載體，首先制備納米氧化石墨烯(nanoscale?grapheneoxide，NGO)，再將PEG接枝到NGO上。這種石墨烯材料在生理條件下（包括在血清中）具有良好的生物相容性和穩定性。然后通過π-π堆垛等物理作用將抗癌藥物SN38(喜樹堿衍生物)吸附在PEG化的NGO表面，形成超高載藥率石墨烯/藥物復合物。氧化石墨烯也可用于生物成像，Peng等（PENG?C，HU?W?B，ZHOU?Y?T，et?a1.Intracellular?imaging?with?a?grapheme-based?fluorescent?probe.Small，2010，6：1686-1692.）通過用PEG連接熒光染料與NGO來進行細胞內成像。

中國發明專利（氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜及其制備方法，申請號：201210444427.1）公開了一種復合膜的制備方法。其特征在于該復合膜由氧化石墨烯和絲素蛋白組成；其中氧化石墨烯與絲素蛋白的質量比為1-50:100，復合膜采用層層組裝、抽濾或澆鑄的方法制備得到。在膜中，絲素蛋白降低了GO的生物毒性，材料表面可有效沉積羥基磷灰石，具有良好的體外生物活性，有望成為新型骨修復、骨替代材料。美國學者Tsukruk?VV等將絲素蛋白和GO逐層旋轉涂布制備復合膜，得到了一種有較強的抗拉力學特征的生物膜。

本研究組經過試驗發現，雖然這種膜的抗拉性得到提高，但膜仍然較脆，韌性和延展性有待提高。韌性和延展性對于生物膜極其重要，尤其是作為人工皮膚使用時。

發明內容

解決的技術問題:為解決上述問題，本發明公開一種部分還原的氧化石墨和絲素蛋白的復合膜及其制備方法和應用，制備得到的膜具有較好的力學特性，有好的延展性和抗拉性。