[发明专利]多糖改性碳纳米仿生纳米纤维结构生物支架制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米材料技术领域的制备方法，具体是一种多糖改性碳纳米仿生纳米纤维结构生物支架制备方法。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotube，简称CNT)是近年来被发现的一种新型碳结构(S.Iijima，Nature 1991，354，56)，是由碳原子形成的石墨烯片层卷曲而成的无缝中空碳管，两端各有半个富勒烯分子封端，是一种具有高度离域化π电子共轭体系的一维量子材料。碳纳米管分为单壁碳纳米管(Single-wall Nanotube，SWCNT)和多壁碳纳米管(Multi-wall Nanotube，MWCNT)。其制备方法主要有催化热解、电弧放电、模板法、化学气相沉积法等。

碳纳米管(CNT)自问世以来，以其独特的电子和力学性质及准一维管状分子结构和潜在的巨大应用价值，迅速成为物理、化学、材料研究的热点，而近来关于对碳纳米管在组织工程学领域的应用课题也逐渐引起了人们的注意。传统的聚合物支架材料尽管具有较好的生物相容性，但强度太低，承重能力差；金属材料尽管强度可以达到要求，但不能保证足够好的生物相容性，同时比重也相对较大。而集多种优点于一身的碳纳米管不但比重较小，且具有极高的强度、韧性和弹性模量，但是其生物相容性还值得进一步研究和改善。

经过对现有技术的文献检索发现，Rebecca A.MacDonald等在《J.Biomed.Mater.Res.Part A》(生物医学材料研究杂志A辑)(2005，74A，489)上发表的文章“Collagen-carbon nanotube composite materials as scaffoldsin tissue engineering”(用胶原I型蛋白对单壁碳纳米管进行非共价修饰)，该技术能够制得生物相容性良好的胶原改性碳纳米仿生纳米纤维结构生物支架。但不足之处在于胶原价格过于昂贵。

多糖(Polysaccharide)是一类天然大分子化合物，它们种类繁多，来源广泛，存在于动物、植物、微生物(细菌和真菌)和海藻中，是取之不尽、用之不竭的可再生资源。而且，这些材料废弃后容易被自然界微生物分解成水、二氧化碳和无机小分子，属于环境友好材料。由于其良好的生物相容性，近来也被广泛的用于构建支架材料等组织工程的研究。利用这类天然高分子多糖，对碳纳米管进行非共价的物理包覆，使多糖良好的生物相容性与碳纳米管优异的机械性能和独有的纳米纤维结构有机地整合在一起，从而可以制备出具有生物相容性的二维纳米纤维结构生物支架。这类生物支架材料能显著地促进细胞的粘附、生长和增殖，可以用于修复坏损或发病的组织，在组织工程领域有广泛的潜在应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种多糖改性碳纳米仿生纳米纤维结构生物支架制备方法，及使用自然界广泛存在的多糖对碳纳米管进行非共价修饰，进而得到具有优良的生物相容性的多糖改性碳纳米仿生纳米纤维结构生物支架。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

步骤(a)：将1重量份碳纳米管原料和1～100重量份的氧化性酸混合，依次通过超声处理和搅拌处理后抽滤，然后用去离子水反复洗涤多次至溶液呈中性，真空干燥后得到纯化碳纳米管；

所述的碳纳米管原料是指通过催化热解、电弧放电、模板法或化学气相沉积法方法制备得到的单壁或多壁碳纳米管；

所述的氧化性酸是指：1～5mol/L的硝酸、0.1～100％重量酸浓度硫酸、1/100～100/1摩尔比硝酸和硫酸的混合溶液、1/100～100/1摩尔比高锰酸钾和硫酸混合溶液或1/100～100/1摩尔比H₂O₂和硫酸混合溶液中的一种；

所述的超声处理是指采用0～100kHz频率的超声波处理1～100min；

所述的搅拌处理是指在20～200℃的环境下搅拌反应1～50h；

所述的抽滤是指以ф0.22μm聚四氟乙烯微孔滤膜进行抽滤。

步骤(b)：将纯化碳纳米管水溶液通过超声处理后加入多糖溶液，然后再进行超声处理和搅拌处理后依次进行抽滤、溶剂洗涤和水洗后真空干燥，得到多糖改性碳纳米管；

所述的纯化碳纳米管水溶液的浓度为1～100mg/mL；

所述的多糖是指：直链淀粉、纤维素、海藻酸钠或壳聚糖中的一种或其组合。

所述的多糖溶液的溶剂为水、醋酸、二甲亚砜或离子液体，所述的离子液体是指：溴化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Br)；