[發明專利]氧化石墨烯與殼聚糖分子組裝的多孔材料的制備和應用

有效

• 申請號: 202010916459.1
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112321885B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 拜永孝;金麗君;黨錫江;張桂蘭
• 申請（專利權）人: 方大炭素新材料科技股份有限公司;蘭州大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L5/08;C08K3/04;C08K5/07;A61L24/08;A61L15/42
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

本發明公開了一種基于氧化石墨烯與殼聚糖分子組裝的的多孔材料，還公開了一種基于氧化石墨烯與殼聚糖分子組裝的多孔材料的制備方法，將氧化石墨烯水溶液加入殼聚糖水分散液中進行界面自組裝，加入交聯劑反應，再加入酸液處理，冷凍干燥，得交聯氧化石墨烯?殼聚糖的多孔材料。本發明使用交聯劑將石墨烯和殼聚糖進行交聯復合制備得到止血材料，提高了殼聚糖高分子的力學強度，也提高了止血材料的止血性能和抑菌效果。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域。更具體地說，本發明涉及一種氧化石墨烯與殼聚糖分子組裝的多孔材料的制備和應用。

背景技術

創傷大出血導致失血過多是戰時和臨床上致死、致殘的重要原因。快速止血是戰爭創傷救治和臨床治療中救治傷殘人員的關鍵措施之一。止血材料主要通過形成一定的屏障來阻止血液的流動以達到止血的目的。好的止血材料不僅可以有效的止血，還可以保護傷口免受塵粒、細菌和病毒的污染與感染，為傷口提供良好的愈合環境，促進傷口的快速愈合。開發一種快速止血、防止二次感染促進傷口愈合的止血材料具有非常重要的實際應用價值。一般天然高分子具有優異的生物相容性和降解性，合成高分子具有良好的物理機械性能、加工性能和化學穩定性。高分子材料的可控性好，實用性高，各自具有各自的優點和特點。在醫用材料的使用中具有廣闊的應用前景。

殼聚糖是天然多糖甲殼素脫除部分乙酰基的產物。作為天然多糖中唯一的一種堿性多糖，殼聚糖具有良好的生物降解性、生物相容性、細胞親和性、快速凝血性等生物安全性能，此外殼聚糖還具有十分良好的透氣性，可以被人體吸收。殼聚糖表面帶正電荷，所以帶負電的紅細胞容易聚集于其表面，同時可以增強血小板的黏附和聚集，促進血小板血栓的形成，達到凝血的效果。殼聚糖還可以激活血液中的補體系統，在有效止血的同時刺激機體反應及時補給供血。殼聚糖分子上的帶正電基團與細菌細胞壁上的帶負電基團之間的相互作用，可以破壞細菌細胞壁的滲透性，導致細胞壁肽聚糖水解，抑制細菌生長；此外，殼聚糖可以在細菌周圍形成聚合物，有效的抑制細菌與外界環境之間的物質交換，阻止細菌對營養物質的吸收，所以殼聚糖具有一定的內在抗菌性能，可以用作止血材料預防傷口感染以及二次感染，還可以在受傷部位作為藥物緩釋載抗體生長因子刺激和促進傷口愈合。但是，由于殼聚糖高分子上存在較多的游離的氨基，所以殼聚糖分子間和分子內存在較多的氫鍵，這些氫鍵的存在導致殼聚糖的溶解困難，所以殼聚糖只能在酸性條件下溶解，而難溶于中性或堿性溶劑。此外，殼聚糖高分子的結構特性使得殼聚糖高分子力學性能較差，無法保證材料的正常使用。且溶解在酸性條件的殼聚糖除去水分之后容易再次在水性環境下溶脹，導致殼聚糖材料的失效。所以在實際的應用過程中，經常會對殼聚糖進行改性或者與其他材料復合得到復合的殼聚糖材料，來提高殼聚糖的力學性能和溶解性能以及止血性能。如中國發明專利201010291789.2公開了新型的殼聚糖提取方法，自制殼聚糖止血海綿，凍干后得到多孔易吸收的止血材料，并且通過動物實驗證明其優越的止血性能。但是在實際應用中，直接使用殼聚糖為原料制備的殼聚糖海綿機械強度較差。申請號為201210545888.8的專利公開的以殼聚糖與明膠為主要成分制備而成的多孔止血海綿，解決了機械強度較差的問題，但是易在大量出血的傷口處溶解，無法發揮凝血作用。

發明內容

為解決上述問題，使用交聯劑和小分子材料對殼聚糖進行交聯復合制備得到止血材料是一種可行的技術手段。氧化石墨烯是一種由穩定的六元環構成的邊緣帶大量官能團的二維片狀結構，具有良好的力學強度。氧化石墨烯結構的表面和邊緣部分含有大量的羥基、羧基、環氧基團等含氧基團，具有較高的化學活性。一般水溶性的高分子結構上存在較多的游離官能團，氧化石墨烯易與高分子上的活性基團發生反應而增強高分子的功能性，且氧化石墨烯表面的苯環結構也可以與相關基團發生π-π堆積的非共價相互作用，可以在很大程度上提高氧化石墨烯復合材料的力學性能。氧化石墨烯可以傳導細菌表面電荷，破壞細胞膜的生理活動和功能，造成細菌代謝紊亂，進而促進細菌死亡，具有十分優異的抗菌性能，在一定濃度范圍內具有良好的細胞相容性等良好的生物性能，廣闊的適用于醫用材料中。