[發明專利]含石墨烯的聚氨酯多孔薄膜及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201710830503.5
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107488268A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 夏和生;羅高興;蔣瑤珮;楊濤;王穎
• 申請（專利權）人: 重慶石墨烯研究院有限公司;四川大學
• 主分類號: C08J9/26
• 分類號: C08J9/26;C08L75/04;C08K3/04;A61L27/18;A61L27/08;A61L27/50;A61L27/56;A61L27/60
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙)51241
• 代理人: 曹少華

技術領域

本發明涉及含石墨烯的聚氨酯多孔薄膜及其制備方法和用途，屬于生物工程材料技術領域。

背景技術

皮膚是人體最大的器官，是保護機體的天然屏障。對于嚴重的皮膚缺損病人，體液的大量流失和傷口感染是威脅患者生命的主要因素。制備一種具有一定強度、韌性，防水透氣性能接近真實皮膚的人工皮膚顯得尤為重要，能夠減輕病人痛苦，挽救患者生命。

醫用聚氨酯具有優異的力學性能，并且耐水性優良，同時，具有良好的生物相容性、血液相容性、組織相容性、抗凝血性、無毒、無致畸作用。除此之外，聚氨酯因其具有優異的易加工性，從而具有較大的分子設計自由度。目前廣泛的運用于制備人工血管、人工軟骨、人工心臟血泵、手術縫合線和醫用敷料醫療制品的制備。

人工皮膚是近年來許多國家的研究的熱點。世界上第一個商品化的人工皮膚是1977年由Yannas和Burke等人共同發明的，命名為Integra。專利US 4060081中寫道，一種無細胞活性的雙層結構人工皮膚。下層由萃取牛的I型膠原蛋白(肌腱)及氨基多糖(硫酸軟骨素)交聯形成具有一定孔洞的支架，其孔徑為30-120μmm，孔隙率達98％，可以允許組織細胞、巨噬細胞、淋巴球及血小管生成，該層與人體之間沒有免疫排斥反應，不會在體液中溶解和降解；上層由無毒的硅橡膠薄膜組成，能夠抵御外界細菌的侵入，控制傷口水氣的蒸發。但是該人工皮膚在臨床使用時也存在缺點：不能長期使用，力學強度較差，在治療后期要將上層的硅橡膠移走，易感染并且額外增加了患者的痛苦；上層硅橡膠薄膜是致密膜，排水能力有限，滲出物積聚以及頻繁取代的需要，導致傷口感染風險增加。并且價格昂貴，成本較高。

在人工皮膚的研究上，科學家們已取得諸多進展。專利CN 104524640 B制備了一種梯度孔結構的多孔聚氨酯薄膜的制備方法。其特點是在聚氨酯溶液中加入致孔劑，流延成膜，得到可用于人工皮膚，具有手感良好，透水透氣性好，吸水率高的多孔聚氨酯薄膜。專利CN 103948960 B制備了一種含納米銀多孔硅橡膠/聚氨酯雙層人工皮膚，其特點是具有真皮和表皮雙層結構；多孔聚氨酯作為真皮，含抗菌藥物的硅橡膠作為表皮。它具有防水、透氣、抑菌、殺毒，并有效吸收積液的作用。

石墨烯是一種由sp²雜化碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀晶格結構的碳質新材料，厚度可為單層或幾層。2004年，Geim和Novoselov等科學家[Science，2004，306(5696):666～669]率先從理論基礎上證實了石墨烯單晶的存在，并且用膠帶剝離高定向石墨的方法制備出具有二維結構石墨烯單晶片層。石墨烯中的每個碳原子與具有強碳單鍵碳鍵的同一平面中的其它碳原子連接。石墨烯氧化物(GO)是化學改性石墨烯的高度氧化形式，其平面內具有羧酸，環氧化物和羥基等大量的含氧基團，還包含來自石墨烯的未修飾區域的自由表面π電子。因此，GO是一種兩親片狀分子，可用作表面活性劑以穩定溶液中的疏水性分子[ACS Nano,5(2011),pp.8019–8025]。還原的氧化石墨烯(rGO)[Nano Lett.,9(2009),pp.1593–1597]是用肼或其它還原劑或者通過熱、化學和UV等還原條件下處理GO獲得的。官能化石墨烯是通過聚合物、小分子、納米顆粒等改性任何石墨烯家族成員，以增強或改變特定應用所需的性能。石墨烯獨特的結構，使其具有出色的機械，物理化學，熱學，電子學，光學和生物醫學性質。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術不足而提供的一種用于人工皮膚含石墨烯的聚氨酯復合材料的及其制備方法。其特點是將石墨烯與醫用聚氨酯進行復合，運用粒子濾瀝和浸沒沉淀的方法，制備出石墨烯/聚氨酯復合的多孔膜。

具體技術方案為：

聚氨酯材料的制備方法包括以下步驟：

(1)將聚氨酯加入溶劑當中，在溫度20～70℃進行攪拌，溶解完全，得到150mL濃度為50～200g/L的聚氨酯溶液，加入濃度為0.01～25mg/mL石墨烯或納米石墨片溶液50mL，攪拌2h后，加入粒徑為20～250μm、質量為0～750g的致孔劑，攪拌后得到懸浮液；

(2)配制0.01～25mg/mL濃度的石墨烯溶液，并將其進行超聲分散；

(3)將超聲分散后一定濃度的石墨烯溶液加入至聚氨酯溶液中，機械攪拌得含石墨烯的聚氨酯溶液。

(4)將粒徑為20～250μm，質量為0～750g的致孔劑加入至石墨烯/聚氨酯溶液中，攪拌后得到懸浮液；