[發明專利]石墨烯修飾提高聚酯纖維人工韌帶生物相容性的方法有效

申請號：	201410184378.1	申請日：	2014-05-04
公開（公告）號：	CN103977455A	公開（公告）日：	2014-08-13
發明（設計）人：	韓一生;王春輝;畢龍;張振宇;郭建斌;燕明;郭忠尚	申請（專利權）人：	中國人民解放軍第四軍醫大學
主分類號：	A61L27/30	分類號：	A61L27/30;A61L27/18;A61L27/56;A61L27/50
代理公司：	西安通大專利代理有限責任公司 61200	代理人：	陸萬壽
地址：	710032 ***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	石墨修飾提高聚酯纖維人工韌帶生物相容性方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于人工韌帶技術領域，涉及一種聚酯纖維人工韌帶的表面改性技術，尤其是一種石墨烯修飾提高聚酯纖維人工韌帶生物相容性的方法。

背景技術

前交叉韌帶(ACL)損傷是最常見的關節韌帶損傷類型。由于ACL具有限制脛骨過度前移、控制脛骨旋轉和本體感受器等功能，其損傷可直接造成膝關節失穩、功能下降，進而引發半月板和軟骨退變，導致早發性骨關節炎，嚴重影響患者生活質量。通過手術移植修復和重建受損韌帶已成為共識。然而，自體(臏腱或腘繩肌腱等)移植可引起供區肌力減弱和膝前疼痛等并發癥，異體移植存在免疫排斥、長入延遲和傳播潛在傳染病等弊端。而且自體或異體移植物均需經歷12個月以上的壞死、再血管化、細胞長入和膠原重塑的“韌帶化”過程，延長了患者的康復時間。

人工韌帶理論上具有避免供區次發性損傷、來源廣泛、初始強度高、術后即刻恢復關節穩定和功能、操作相對容易等優勢。然而其實際應用效果并不理想，主要因為——現有人工韌帶生物化程度低，與宿主細胞和組織相容困難，無法形成長期穩定的生物性連接。由于人工韌帶的首要任務是迅速(即刻)恢復患肢功能，對材料初始強度要求很高(抗拉強度需2000N以上)，生物性相容性較好的聚酯(聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內酯等)、生物蛋白(蠶絲蛋白、蛛絲蛋白、膠原蛋白等)、多糖(殼聚糖等)均難以滿足強度要求。而聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等常用人工韌帶材料力學強度雖高，但生物相容性不佳，與組織、細胞結合困難。通過改進構建工藝(如采用多孔編織)雖可顯著提高韌帶孔隙率，產生一定空間效應，但由于材料本身生物相容性低，仍然無法有效提高韌帶生物化。

近年來，人們嘗試通過不同的表面修飾方法以提高韌帶生物性。常用修飾方法有活性蛋白(或生長因子)涂層和物理表面改性等。前者需大量使用活性因子，制備成本高，材料對因子吸附效果差，消毒和存儲均可引起生長因子失活，影響最終效果；后者對工藝要求高，且激光蝕刻、離子注入等改性工藝均易對材料孔隙、強度和抗蠕變性造成不利影響。因此，能否找到理想的修飾材料和方法成為制約人工韌帶發展的瓶頸。

研究發現：新型材料石墨烯生物相容性良好，骨髓基質干細胞(BMSCs)、成骨細胞(OC)等均能在其表面黏附生長。研究發現石墨烯涂層可顯著提高銅和硅等材料表面細胞黏附性。同時，有學者發現石墨烯還可促進BMSCs的成骨分化，但其相關機制尚不明確。石墨烯僅有單個碳原子厚度，是目前已知最薄的納米材料，其①力學強度高，與金剛石硬度相當，②可塑性強，可根據模板形狀任意折疊和貼附，③結構穩定，不會因消毒和長期存儲發生結構和活性改變，④導電性好，可無損傳導生物電，⑤表面活性高，超大的比表面積，對生長因子具有極強的吸附性。

因此通過表面涂層法將CVD生長的大面積石墨烯涂層在聚酯纖維編織人工韌帶上。通過實驗驗證了石墨烯涂層能提高聚酯纖維微孔編織人工韌帶粘附細胞，并對細胞增殖和成骨分化有促進作用。雖然國內有很多石墨烯的專利及人工韌帶的專利，但是將石墨烯涂層在人工韌帶表面以提高人工韌帶生物相容性的方法仍未見文獻和專利報道。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種石墨烯修飾提高聚酯纖維人工韌帶生物相容性的方法，其能夠提高微孔編織人工韌帶表面的細胞相容性。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

這種石墨烯修飾提高聚酯纖維人工韌帶生物相容性的方法，其特征在于，利用腐蝕基體法將CVD法生長的大面積單層石墨烯轉移到聚酯纖維編織人工韌帶上以提高人工韌帶生物相容性。

進一步的，以上具體包括以下步驟：

A.石墨烯的制備：

(1)將銅箔放置到CVD反應爐中；

(2)將反應爐加熱，以CH4為碳源，H₂為還原氣體，Ar為惰性氣體，通入反應爐；

(3)反應后恢復至室溫，得到生長在銅箔上的均勻單層石墨烯；

B.石墨烯轉移膜的制備：

(1)將制備的石墨烯銅箔旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA；