[发明专利]一种医用抑菌型氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用抑菌型氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法，属于功能性材料科学领域。

背景技术

多孔材料具备开放连通的孔道结构、超高的比表面积，结构特点决定了它具备出色的吸附能力。同时，作为医用材料使用，多孔材料因其开放的连通孔道结构有利水分、养料的传输和代谢物的排放，可促进组织再生与重建，且独特的多孔结构可改善其自身的生物相容性。而作为药物载体，多孔材料不仅具有药物装载量高、分散均匀、材料降解周期短等优势，同时起到药物缓释效果，可延长药效、减少服药次数、缓和病人情绪(Adv Drug Deliv Rev, 2007, 59, 187-206)。所以多孔材料用于药物载体、医用敷料或医用吸附剂，其优势明显，正受到日益重视。而作为医用材料，其使用过程都具有易感染、周期长的特点，所以对材料的抑菌性能提出了较高要求。单一组分的多孔材料，往往孔道杂乱无规，孔径分布不均，机械强度不足，降解性能不佳，生物相容性差，其结构特点决定了它的性能缺陷，并严重限制了该类材料的应用。而利用不同性质的原材料复合制备多孔材料，可集中各组分的优势，制备得到综合性能更优越的复合材料，以满足医用和药用材料的各类性能要求。

石墨烯是由单层碳原子紧密堆积构成的二维蜂窝状结构的新型碳基材料，具有较高的比表面积(理论值高达2600m²/g)及优越的力学性能(1060GPa)，它是目前世界上最薄且强度最高的材料。氧化石墨烯是石墨烯的一种重要派生物。本方法中的氧化石墨烯是采用改进型Hummers法制备，即在强酸等强氧化剂作用下，氧原子插层进入石墨层间，通过超声剥离，得到含有-C=O、-C-OH、-COOH等含氧官能团的氧化石墨烯，这些丰富的氧基官能团为氧化石墨烯医用材料的制备提供了充足的反应位点。此外，研究表明，氧化石墨烯具有良好的抑菌性和生物相容性(ACS Nano, 2011, 6971-6980)，这使得其可以作为一个理想的载体构建新型的抑菌体系，同时，有望作为医用吸附材料及组织工程支架材料。天然高分子材料海藻酸钠和明胶，生物相容性良好、本身无毒、可降解成无毒小分子并被排出体外、力学性能好、容易成型，已在医疗行业作为医用敷料、生物支架等得到广泛应用。中国发明专利(CN100457989C)“高强度海藻酸/明胶共混纤维的制备方法”中，即公开了一种高强度海藻酸/明胶共混纤维的制备方法。具体步骤是先将海藻酸钠溶液和明胶溶液以一定体积比混合，搅拌均匀，然后采用湿法纺丝经过金属凝固浴和酸凝固浴，制得共混纤维，此方法制备的纤维的交联度和断裂强度得到提高，物理机械性能有所改善。采用此纤维制备的无纺布可作为医用纱布、敷料等医用材料。

本发明将氧化石墨烯、海藻酸钠和明胶复合制备医用多孔材料，该材料可将各组分优势组合优化，实现无机和有机材料的理想结合，赋予该复合材料良好的机械强度，优异的吸附性、抑菌性、生物相容性和生物可降解性。

发明内容

本发明的技术目的在于提供一种制备方法简单，所得产物性能优越的医用抑菌型氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法。

为实现上述技术目的，本发明所提供的技术方案为：

 一种医用抑菌型氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备氧化石墨烯/海藻酸钠/明胶共混溶胶：将浓度为0.5～10wt%的明胶溶液加入浓度为0.5～6wt%的海藻酸钠溶液中，搅拌均匀，再加入浓度为0.25～5wt%的氧化石墨烯溶液，再次搅拌，之后将搅拌后的溶液调节pH值至4.5～7.0，得到氧化石墨烯/海藻酸钠/明胶共混溶胶；

(2)对共混溶胶进行钙离子交联：向共混溶胶中加入浓度为0.2～5wt%的碳酸钙均匀分散液，混合搅拌后，向搅拌后的复合溶胶中滴加酸溶液，再次搅拌均匀即转入模具静置交联；

(3)制备医用抑菌型氧化石墨烯多孔复合材料：将步骤(2)交联反应后的共混溶胶转变成凝胶后，再进行冷冻干燥，制得医用抑菌型氧化石墨烯多孔复合材料。

进一步，上述组分按照重量比，氧化石墨烯占0.5-4份，海藻酸钠占2-8份，明胶占2-8份。

而在步骤(2)交联反应中，所述酸溶液与碳酸钙的摩尔比为1 : 1～3 : 1。所述酸溶液为醋酸溶液。且钙离子为海藻酸钠质量的0.5%～20%。

此外，在所述步骤(1)中采用稀盐酸、醋酸、乳酸和柠檬酸中的一种或多种调节溶液的pH值。