[發明專利]一種殼聚糖-石墨烯復合凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202011485591.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112569404A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 胡堃;胡苗苗;楊桂娟;王海波;李路海;危巖
• 申請（專利權）人: 北京印刷學院;北京華清興源科技有限公司
• 主分類號: A61L27/08
• 分類號: A61L27/08;A61L27/56;A61L27/52;A61L27/24;A61L27/20;A61L27/50;A61L27/18
• 代理公司: 福州科揚專利事務所(普通合伙) 35001
• 代理人: 吳嘉濱

本發明開發了一種殼聚糖?石墨烯復合凝膠及其制備方法。本發明先將殼聚糖基復合水凝膠和石墨烯各自的優勢結合起來，開發具有層次結構和排列纖維結構的復合水凝膠。首先對凝膠交聯劑原料PEG進行雙端醛基化，殼聚糖作為多官能團大分子，nHAC摻雜其中增強了殼聚糖基復合水凝膠的粘度，石墨烯材料保留復合水凝膠可注射性能的同時增強了力學性能。

技術領域

本發明屬于材料的技術領域，具體涉及一種殼聚糖-石墨烯復合凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠具有精確控制其物理化學性質和易于集成納米材料的能力，已經成為骨骼肌等軟組織工程應用的關鍵平臺。它們是很受歡迎的生物材料，為細胞的初始生存和增殖提供了理想的微環境。水凝膠可以添加生物或物理因素而不影響它們的柔軟性和機械性能，這可以彌補骨組織工程中其它支架方法的局限之處。然而，需要新的策略來同時實現生物物理因素和復雜的層次結構的組合。殼聚糖基水凝膠作為一種可注射、可降解、具有生物活性的骨再生系統已被廣泛研究。殼聚糖由于其分子結構中存在的墜胺基團而具有陽離子性質，使其在弱酸性條件下可溶于水。殼聚糖水凝膠具有彈性和彈性，類似于自然組織，很容易采用所提供的空間幾何形狀。殼聚糖水凝膠的一個缺點是機械性能較差，但可以通過與其他材料復合來克服這一缺點。

最近，人們發現有越來越多的工作進行探索二維碳同素異形體——石墨烯在生物醫學和再生工程中的應用潛力。迄今為止，提出的應用原型涵蓋成像、藥物輸送、抗菌特性和組織工程。在各種三維宏觀結構中，石墨烯水凝膠由具有大比表面積的互連多孔網絡組成，受到了特別關注。這些水凝膠提供了具有石墨烯固有性質的多維離子/電子傳輸途徑，這使得它們成為超級電容器電極的潛在候選材料。石墨烯基材料的生物相容性和獨特的電、機械和熱性能，使得它們在生物醫學應用中顯示出巨大的潛力。石墨烯是由具有單個原子層的sp2雜化碳原子組成的二維(2D)材料，在基面上有大量的含氧基團，如羥基、環氧基和羧基，是 21世紀發現的最有價值的材料之一。高比表面積石墨烯的特定結構以及石墨烯之間的相互作用和聚合物鏈使其適合開發為納米復合材料，可以促進細胞增殖、粘附和分化，幾乎沒有或無細胞毒性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種殼聚糖-石墨烯復合凝膠及其制備方法。本發明先將殼聚糖基復合水凝膠和石墨烯各自的優勢結合起來，開發具有層次結構和排列纖維結構的復合水凝膠。首先對凝膠交聯劑原料PEG進行雙端醛基化，殼聚糖作為多官能團大分子，nHAC摻雜其中增強了殼聚糖基復合水凝膠的粘度，石墨烯材料保留復合水凝膠可注射性能的同時增強了力學性能。

本發明目的是通過以下方案實現的：

本發明保護一種殼聚糖-石墨烯復合凝膠的制備方法，包括以下步驟：

S1、室溫下，稱取0.3g殼聚糖，溶解于9.2g含量為體積分數為2％稀醋酸溶液中，放置于恒溫水浴鍋中攪拌溶解后，得殼聚糖溶液；

S2、礦化膠原粉末的制備：膠原溶液中緩慢滴加0.055mol的PO₄^3-的溶液；并將其25℃條件下進行攪拌，同時滴加鈣離子水溶液；滴加結束后在攪拌的過程中滴加氫氧化鈉水溶液；將其靜置4小時后去上清液，洗滌過濾，冷凍干燥研磨后得到礦化膠原粉末；

S3、殼聚糖-礦化膠原復合溶液的制備：將步驟(2)制備的礦化膠原粉末分次加入步驟 S1制備的殼聚糖溶液中，充分攪拌溶解；接著，向上述溶液中加入6mL濃度為0.02g/mL的石墨烯分散液充分攪拌使其分散均勻；得殼聚糖-礦化膠原復合溶液；

S4、稱取雙端苯甲醛基聚乙二醇粉末0.3g,溶解于1.2g的去離子水中得到DF-PEG交聯劑溶液；

S5、將步驟S4制備的殼聚糖-礦化膠原復合溶液和步驟S2制備的DF-PEG交聯劑溶液混合在一起，攪拌均勻，得殼聚糖-石墨烯復合凝膠。

進一步的，所述步驟S3中礦化膠原粉末與殼聚糖溶液的質量比為1％-4％。