[发明专利]仿生定向壳聚糖/氧化石墨烯复合骨组织工程支架材料及其制备方法

摘要

仿生定向壳聚糖/氧化石墨烯复合骨组织工程支架材料及其制备方法涉及生物医用骨组织工程。本发明通过定向冷冻的方法制备了具有定向多孔结构的壳聚糖/氧化石墨烯复合支架材料，仿生成熟的骨组织的主要部分板层骨的天然定向排列的细胞外有序组织结构，用于引导小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3‑E1细胞定向排列生长。通过调节冷冻前分散液的固含量，可以调控孔通道宽度从7.5μm到40μm。壳聚糖与氧化石墨烯复合并化学交联后，在孔通道的方向上，支架材料压缩强度随着氧化石墨烯增加而增强。由于细胞的贴附和增殖倾向于沿着所附着区域凸起部分排列的天然属性，支架的定向孔结构排布促使细胞沿着孔通道方向定向排列，很好的模拟了天然骨组织中板层骨的结构。

主权项

1.一种壳聚糖/氧化石墨烯复合生物支架材料的制备方法，其特征在于，通包括下述步骤：(1)将壳聚糖溶解在0.2mol·L‑1的醋酸溶液中，搅拌得到壳聚糖溶液；得到质量百分比浓度为0.5％‑2％的壳聚糖溶液；将1份天然石墨，1份硝酸钠，30份浓硫酸加入三口烧瓶中，浓硫酸为质量百分比浓度是98％的硫酸；冰浴搅拌下加入3份高锰酸钾，升温至35℃并保持6小时，加入40份蒸馏水，升温至90℃保温，加入10份双氧水，静置后水洗离心至中性；冷冻干燥得到氧化石墨烯粉末；氧化石墨烯粉末重新分散在去离子水中，超声，配制浓度为10‑20mg·mL‑1的氧化石墨烯分散液，以上的份数均为质量份数；按照氧化石墨烯与壳聚糖的质量比为1～5：100将氧化石墨烯分散液加入到壳聚糖溶液中，搅拌24h，得到壳聚糖氧化石墨烯均匀分散液；(2)把铜柱放在一个盛有液氮的容器中，把其余部位绝热只有底端导热的模具放在铜柱上，将上述分散液加入到放置在铜柱的模具中，当模具中的上层分散液完全结冰时，定向冷冻过程结束；(3)将制得的定向冷冻的壳聚糖/氧化石墨烯支架放到冷冻干燥机中冷冻干燥，温度‑50℃以下，压力20Pa以下，干燥48h以上得到氧化石墨烯壳聚糖复合支架，通过调整壳聚糖溶液的质量百分比浓度0.5％增加到2％，所制备的支架孔道宽度为40μm降低到7.5μm；随着氧化石墨烯添加量与壳聚糖的质量比从1:100增加到5:100，支架的压缩强度增加。