[发明专利]一种羟基磷灰石-石墨烯-壳聚糖三元交联还原复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羟基磷灰石‑石墨烯‑壳聚糖三元交联还原复合材料及其制备方法，在三元交联还原复合材料的制备过程中，CS的交联反应与石墨烯前驱体氧化石墨烯GO的还原反应同时原位进行；GO原位还原的形成的石墨烯网络结构与原位交联的CS聚合物网络结构复合形成复合网络结构，HA纳米粒子则均匀分布于所形成的复合网络结构中。该复合物具有高的力学性能，高的孔隙率和优良的生物相容性，可改善传统骨组织材料中羟基磷灰石的流失问题以及吸水后机械强度大大下降的问题，有望应用于骨组织修复。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及的是一种羟基磷灰石-石墨烯-壳聚糖三元交联还原复合材料及其制备方法。

背景技术

羟基磷灰石是人骨中无机物的主要成分，具有很好的生物相容性，生物可降解性，同时也有很好的诱导骨生长的功效。目前，商用的人工骨材料几乎都含有羟基磷灰石这种成分，常用的有羟基磷灰石生物陶瓷，珊瑚羟基磷灰石，但它们都存在HA植入体内后会有大量流失，材料太硬，难塑形等缺点。

HA-CS复合材料用于骨组织材料已有较长的历史，文献中有大量报道。CS在体内能降解成为氨基葡萄糖，氨基葡萄糖呈中性或弱碱性，不会引起局部发炎，并可被人体完全吸收。CS还能促进骨细胞和成纤细胞的黏附，分化和增殖。CS和HA均都具有良好的生物相容性，适合用于制备骨修复材料。但CS存在强度低和湿态环境下强度损失过快的问题，而HA则存在脆性大，塑型难的问题。因此将CS和HA进行复合得到的材料既具有CS的柔性和韧性，又具有HA的强度和硬度，能把二者的生物活性结合起来。近年来，两者的复合方法也从简单的溶液混合转变为原位沉淀进一步增加了材料的强度，使其更适合作为骨组织工程支架材料或骨组织替代物。

发明内容

本发明旨在提供一种制备具有高空隙率的微观结构、并有良好的生物活性、高的抗水性以及机械强度，能够长期稳定保存HA以防止其受体液冲刷而流失的壳聚糖(CS)-石墨烯(G)-羟基磷灰石(HA)三元复合骨组织材料及其制备方法。用该方法制备的骨组织材料由于还原和交联过程的同时原位进行，使三种组分在溶液中发生自助装得到能够较好固定HA的微观结构。

本发明的技术方案为：

一种羟基磷灰石-石墨烯-壳聚糖三元交联还原复合材料的制备方法，在三元交联还原复合材料的制备过程中，CS的交联反应与石墨烯前驱体氧化石墨烯GO的还原反应同时原位进行；GO原位还原的形成的石墨烯网络结构与原位交联的CS聚合物网络结构复合形成复合网络结构，HA纳米粒子则均匀分布于所形成的复合网络结构中。

所述的制备方法，具体包括以下步骤：将GO溶于蒸馏水，并超声分散；取HA粉末加入GO水溶液中，用磁力搅拌使其均匀分散于溶液中形成GO-HA溶液，再将GO-HA溶液超声分散得到褐色均匀溶液；向所述褐色均匀溶液中加入冰乙酸，并加入CS粉末，磁力搅拌，使CS充分溶解，得到粘稠的褐色溶液；向所述粘稠的褐色溶液中加入NaVC还原GO，随即加入交联剂GLP溶液，磁力搅拌10min，使NaVC，GLP充分分散溶解于体系中；将得到的粘稠褐色溶液至于烘箱中放置24小时，即得到HA-G-CS水凝胶。

所述的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)配制氧化石墨烯(GO)水溶液：将GO溶于蒸馏水，并600W超声30min；

(2)配制京尼平(GLP)溶液：称取适量GLP于烧杯中，加入一定量的乙醇，500r/min磁力搅拌30min使GLP溶解，然后用乙醇溶液定容于10mL容量瓶中备用；

(3)配制GO-HA溶液：称取一定量的HA粉末加入GO水溶液中，用500r/min磁力搅拌10min使其均匀分散于溶液中，再将GO-HA溶液600W超声30min，得到褐色均匀溶液；

(4)配制HA-GO-CS溶液：向步骤(3)所得的溶液中加入少量冰乙酸，并加入一定量CS粉末，500r/min磁力搅拌2h，使CS充分溶解，得到粘稠的褐色溶液；