[发明专利]一种石墨烯材料涂覆壳聚糖三维支架的制备方法

说明书

本发明提供了一种具有不同还原程度氧化石墨烯涂层的壳聚糖支架的制备方法。具体包括通过冷冻干燥法制备具有多孔结构的壳聚糖支架材料，再浸泡在不同浓度的氧化石墨烯分散液中，将氧化石墨烯片通过静电相互作用以及氢键作用吸附在壳聚糖孔壁上，干燥，最后进行阶梯加热还原，得到力学强度得到很大提高，具有不同还原程度石墨烯涂层的壳聚糖支架，其在神经组织工程方面具有很好的应用前景。本发明的方法操作简单，可大量制备所需产品。

技术领域：

本发明涉及一种制备具有不同还原程度的石墨烯涂覆壳聚糖支架的方法，本发明是利用氧化石墨烯片自组装原理以及含氧官能团与壳聚糖支架材料之间的静电以及氢键作用，实现了氧化石墨烯在壳聚糖支架上的涂覆，通过热还原方法最终得到具有组织工程应用前景的还原氧化石墨烯与壳聚糖的复合材料支架。

背景技术：

生命和再生工程，包括人类在未来实现操纵神经系统、生物细胞和组织器官等的能力被认为是科学和工业界第六次科技革命所涉及的学科之一。其中再生技术作为第四次产业革命的重要技术，成为各国超前布局、抢占战略制高点，从而赢得主动、掌握核心专利所争相追逐的目标。

“组织工程”的概念最早是由美国国家科学基金会于1987年正式定义的，是应用细胞生物学、生物材料和工程学的原理，研究开发用于修复人体病损部位的一门科学。其研究领域涉及到了材料学、工程学及生命科学。近年来，组织工程材料的研究与开发一直是科研工作者们的关注热点，作为生物材料，它们必须满足以下这些条件：

(1)良好的生物相容性：无毒性、不引起炎症反应，同时，还要有利于种子细胞粘附、增殖和分化；

(2)具有三维多孔结构和较高的比表面积，可为细胞提供宽大的表面积和空间，以及营养物质和气体交换的能力；

(3)合适的机械强度；

(4)表面微环境的可调控性；

(5)易消毒；

(6)优良的生物可降解性。

而单一组分的材料往往不能满足以上所有条件，所以亟待研究开发能满足上述条件的生物材料。

石墨烯作为一种新型纳米材料，在生物医学领域具有极其广泛的潜在应用价值，比如：生物传感器，生物成像，光热理疗，药物运输，组织工程方面等等。它具有极其优异的力学、电学性能以及生物相容性，独特的物理化学性质能够提供细胞生长的细胞外基质条件，这是它作为组织工程支架材料的一个很大优势。目前，石墨烯材料(本征石墨烯、少层石墨烯膜、氧化石墨烯等)在组织工程方面研究主要集中在二维薄膜、石墨烯纳米片作为性能增强添加物、以及采用化学气相沉积技术制备石墨烯三维泡沫等。将石墨烯膜作为表面改性材料，制备基于石墨烯涂层的复合物三维支架材料的研究却寥寥无几。

壳聚糖作为一种天然聚阳离子生物多糖，大量存在于自然界中,具有良好的生物相容性和生物可降解性，关于其在组织工程方面的研究仍方兴未艾，但是作为具有生物活性的支架面临两个主要问题：(1)较低的力学性能往往难以承载组织及器官的生长；(2)不易被修饰，在细胞可控生长方面面临挑战。

目前，已经有科研工作者实现了在壳聚糖支架上涂覆磷灰石，在胶原蛋白支架上涂覆氧化石墨烯，它们都具有良好的生物相容性，也有科学家制备出了添加氧化石墨烯纳米片的壳聚糖支架，不仅力学强度得到了提高，而且具有很好的生物相容性。但是目前还没有结合简便易行的浸渍法、化学氧化法、低温阶梯加热还原方法，在传统聚合物壳聚糖三维支架上实现具有不同还原程度石墨烯膜的涂覆的报告。这项研究对于提高壳聚糖三维支架的生物活性、力学性能和电学性能具有重要的意义。

发明内容：

本发明提供了一种以壳聚糖支架作为基体，氧化石墨烯在基体上实现自组装，形成涂层，再通过热还原的办法，最终得到具有不同还原程度的石墨烯涂覆壳聚糖复合支架材料。本发明操作简单，能够实现大规模生产。

本发明具体步骤如下：