[發明專利]一種具有原位石墨烯膜的磷酸鈣陶瓷及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110241181.7
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113024278A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李向鋒;吳永豪;曹全樂;朱向東;張興棟
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C04B41/85
• 分類號: C04B41/85;A61L27/30;A61L27/12;A61L27/56;A61L27/54
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

本發明屬于生物醫用材料技術領域，公開了一種具有原位石墨烯膜的磷酸鈣陶瓷及其制備方法和應用。本發明的制備方法，將多孔磷酸鈣陶瓷置于一定濃度石墨烯基材料溶液中，水熱反應后即得到具有原位石墨烯膜的磷酸鈣陶瓷。本發明設計科學，方法簡單，操作簡便，其構建的具有原位石墨烯膜的磷酸鈣陶瓷不僅可以有效促進細胞的黏附鋪展，而且顯著提升材料在體內的骨修復能力，具有巨大的臨床應用潛力，預期可滿足臨床骨缺損再生修復的要求。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及一種具有原位石墨烯膜的磷酸鈣陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

骨骼在人體中起到支撐、運動、保護和供血等作用，而腫瘤、創傷和骨質疏松等疾病往往導致嚴重的骨缺損。骨缺損患者的數量逐年增加，臨界尺寸的骨缺損修復仍是臨床上亟待解決的難題。磷酸鈣陶瓷是一種具有優異的生物學性能的生物材料，其本身具有良好的成骨誘導和成血管化能力。隨著再生醫學的發展，磷酸鈣陶瓷的生物活性有待進一步提高，特別是在應對臨界尺寸的修復時，其誘導骨再生能力有限，難以滿足再生醫學的需求。

石墨烯及其衍生物是一種典型的二維納米材料，近年來，有眾多關于石墨烯及其衍生物促進間充質干細胞增殖、成骨分化的報道(ACS Nano 2019,13(8):9595；ACS NANO,2011,5(6):4670)，其可能的機制包括：細胞粘附、細胞形態學、力學效應、化學效應、生化及分子機制。由于表面特殊的納米形貌，表面豐富的π-π鍵、含氧官能團等不僅賦予其優異的生物學性能，還為生物學反應提供了大量的反應位點。石墨烯及其衍生物優良的生物學特性，為其在骨科植入物和骨組織工程領域具有深遠的應用價值。但是，由于石墨烯及其衍生物較大的比表面積，再加上片層與片層之間容易產生相互作用，極易出現團聚現象，而且團聚體難以再分開，不僅降低了自身的吸附能力而且阻礙石墨烯自身優異性能的發揮，從而影響了石墨烯增強復合材料性能的改進。

因此，本發明中通過水熱法可以在磷酸鈣陶瓷表面原位形成均勻的石墨烯膜，不僅可以實現石墨烯在陶瓷表面的原位負載，而且賦予陶瓷更多的活性位點，提升材料的生物活性及骨修復能力，滿足臨床骨缺損再生修復的要求。

發明內容

本發明解決的技術問題是：提供一種具有原位石墨烯膜骨誘導磷酸鈣陶瓷的制備方法，解決現有技術中石墨烯在磷酸鈣陶瓷表面不能均勻負載以及磷酸鈣生物學性能進一步提高的難題。

本發明還提供了采用該制備方法制成的一種具有原位石墨烯膜的骨誘導磷酸鈣陶瓷。

本發明又提供了采用該制備方法制成的具有原位石墨烯膜的骨誘導磷酸鈣陶瓷在骨缺損再生修復材料中的應用。

本發明采用的技術方案如下：

本發明所述的一種具有原位石墨烯膜的骨誘導磷酸鈣陶瓷的制備方法，將多孔磷酸鈣陶瓷置于石墨烯基材料溶液中，水熱反應后即得到表面具有原位石墨烯膜的骨誘導磷酸鈣陶瓷。

本發明的部分實施方案中，所述制備方法包括以下步驟：

步驟1.配置石墨烯溶液，將多孔磷酸鈣陶瓷置于石墨烯基材料溶液中；

步驟2.將包含多孔磷酸鈣陶瓷的石墨烯基材料溶液轉移至水熱反應釜中，水熱反應一段時間后，取出陶瓷，洗滌，烘干。

本發明創造性地采用水熱法在多孔磷酸鈣陶瓷表面形成一層均勻的原位膜結構，膜的均勻性對石墨烯自身優異性能的發揮，特別是其活性位點的暴露有著顯著的影響，并且對細胞行為特別是促進骨修復是至關重要的。如果原位膜結構不均勻，甚至多孔磷酸鈣陶瓷的孔出現堵塞，都是不利于細胞行為和骨修復的。本發明的部分實施方案中，所述多孔磷酸鈣陶瓷為羥基磷灰石、和磷酸三鈣的單相或兩相組成；優選地，所述多孔磷酸鈣陶瓷的孔隙率≥50％。

本發明的部分實施方案中，所述石墨烯基材料包括石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯的一種或多種。