[发明专利]碳/碳复合材料、生物种植体及其生物功能化改性方法

说明书

本发明公开了一种C/C复合材料的生物功能化改性方法，其通过将经过预处理后的C/C复合材料反复多次浸泡在多巴胺碱性水溶液中，并在浸泡期间通入氧气使其充分氧化获得多层聚多巴胺修饰层，干燥后将材料浸入RGD多肽溶液中，在一定条件下进行接枝，从而在材料表面获得牢固结合的生物功能仿生修饰层，即实现对C/C复合材料的生物功能化改性，即进而使得本发明获得的生物功能仿生修饰层兼具良好亲水性能和促成骨细胞功能。相应地，本发明还提供了一种利用该生物功能化改性方法进行生物功能化改性的C/C复合材料；另一方面，本发明还提供了一种生物种植体的生物功能化改性方法，及经过该方法进行生物功能化改性的生物种植体。

技术领域

本发明涉及生物医学领域，具体涉及一种碳/碳复合材料、生物种植体及其生物功能化改性方法。

背景技术

碳/碳(简写为C/C)复合材料继承了碳材料固有的生物相容性，具有优异的力学性能，尤其是弹性模量与人骨相当，肌体组织对其力学适应性好，因而更加符合现代骨科治疗的生物学固定原则，且其三维多孔结构有利于细胞的进入、生长和发育，并在体内环境中具有长期稳定、耐腐蚀、强度高、耐疲劳、韧性好，可通过结构设计调整材料的性能以满足特定要求等显著优点。因此，在骨修复和替代的应用上有很大前景。

但C/C复合材料为亲/疏水性能较差，且为生物惰性材料，植入体内后与周围正常骨组织仅仅是机械结合，不具有诱导骨组织再生功能，骨修复所需时间较长，因此C/C复合材料表面生物活性改性被广泛研究。经研究发现多巴胺具有强吸附作用，且多巴胺具有较强的亲水性、生物相容性和抗氧化活性，其在水溶液中能发生氧化聚合反应，形成的聚多巴胺有非常强的粘着力，从而可在不同基底材料表面制备涂层，并且该方法绿色、高效、简单。因此，通过在材料表面修饰多巴胺涂层可显著改善材料的亲水性，但C/C复合材料要想用于骨修复领域，使其植入效果更佳，其生物相容性、促成骨细胞等功能仍有待提高。

经研究发现，聚多巴胺分子中富含的邻苯二酚结构能够进行二次反应(蛋白、多肽、生长因子等)，从而可提升材料表面的功能化可设计性。基于此，本发明提出一种碳/碳于复合材料的生物功能化改性方法。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种碳/碳复合材料的生物功能化改性方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种碳/碳复合材料的生物功能化改性方法，其包括步骤：

1)预处理：将碳/碳复合材料打磨光滑，并清洗、经超声振荡后烘干；本实施例中，由于碳/碳复合材料是三维多孔结构，因此，采用超声振荡将其内部杂质清洗干净；

2)制备聚多巴胺涂层：将碳/碳复合材料浸泡在浓度为1.0-3.0g/L的多巴胺溶液中，然后通入氧气10-30min使其充分氧化后转至摇床中，在温度为37-40℃、转速为200-500rpm的条件下振荡11-13h，然后经超声清洗后获得单层聚多巴胺涂层；

3)重复执行步骤2)至少2次，在所述碳/碳复合材料表面形成与其表面牢固结合的至少2层聚多巴胺层；

4)将步骤3)制备得到的含有聚多巴胺涂层的碳/碳复合材料浸入浓度为2mL 10-80μg/mL的RGD多肽溶液，在温度为37-40℃、转速50-200rpm的条件下振荡12-36h进行接枝；然后取出经超声清洗、冷冻、干燥。

其中，所述多巴胺溶液的溶剂采用pH＝8.0-8.5、浓度为0.1-0.5mol/L的Tris缓冲液。

其中，所述RGD多肽溶液的浓度为15μg/mL，或35μg/mL，或50μg/mL，或75μg/mL。

进一步地，重复执行所述步骤2)3次。

基于上述的生物功能化改性方法，本发明还提供了一种碳/碳复合材料，其采用上述的生物功能化改性方法制备得到的。