[发明专利]一种高强度高亲水性氧化石墨烯-P34HB纳米纤维支架及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种新型高强度高亲水性氧化石墨烯‑P34HB纳米纤维支架及其制备方法和应用。该方法包括(1)采用氧化石墨烯改性P34HB，得到氧化石墨烯‑P34HB改性电纺溶液；(2)采用静电纺丝技术对氧化石墨烯‑P34HB改性电纺溶液进行静电纺织，得到改性纳米纤维膜支架。本发明首次采用氧化石墨烯改性P34HB，利用静电纺织技术制备其改性生物支架，极大地改善了支架的力学性能，同时提高了其亲水性；支架纤维连续，无塌陷黏连，具有高达91.4％的孔隙率，高比表面积及优良的孔连通性；支架具有更好的生物安全性，同时具有一定的成骨诱导能力。

技术领域

本发明涉及生物高分子材料组织工程支架制备技术领域，具体涉及一种新型高强度高亲水性氧化石墨烯-P34HB纳米纤维支架及其制备方法和应用。

背景技术

临床上，因多种原因(创伤、感染、囊肿及肿瘤、骨髓炎手术清创、先天性疾病等)导致骨的结构完整性被破坏称为骨缺损；临床上骨缺损的修复方法多样；自体/异体骨移植者，存在开辟第二术区、操作复杂、创伤大、免疫排斥等缺点；人工骨移植者，存在材料成骨性不足，强度不够等缺点；而牵张成骨则耗时长，花费高，且具有严格的适应症。骨组织工程技术利用细胞-支架功能复合体，植入骨缺损部位后细胞在其中黏附、增殖、生长、分化，分泌基质，而支架则逐渐生物降解，从而完成骨缺损的修复；组织工程支架是一种最理想的骨缺损修复方式，也是当前基础及临床研究的热点。

氧化石墨烯(graphene oxide,Go)是一种二维碳纳米材料，具有高稳定性、超薄、高导电导热等诸多优点，被认为是最硬的纳米材料之一(断裂强度 42N/m，杨氏模量1.0Tpa)。同时，氧化石墨烯引入了大量羟基、羧基、环氧基等亲水基团，具有很好的亲水性。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)，即P34HB，呈无味微黄颗粒或白色粉末状，是PHAs家族的第四代成员；它是一类由原核微生物发酵合成的新型脂肪酸内聚酯，可生物完全降解，降解产物为二氧化碳和水，生物安全。同其前代产品们相比，P34HB具有更为出色的物化性能，生物相容性和使用范围。

近年来，P34HB在生物医学领域的应用潜能受到关注，但是，P34HB 聚合物本身的疏水性，低强度等缺点极大地限制了它在生物医学领域的应用，因此针对其弱点进行改性具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种新型高强度高亲水性氧化石墨烯-P34HB 纳米纤维支架，该支架纤维连续、具有良好的亲水性、高强度、高达91.4％的孔隙率及优良的孔连通性，显著增强了材料的组织相容性，有利于骨组织工程的应用。

本发明的另一个目的是提供上述新型高强度高亲水性氧化石墨烯 -P34HB纳米纤维支架的制备方法及应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种新型高强度高亲水性氧化石墨烯-P34HB纳米纤维支架的制备方法，包括：

(1)采用氧化石墨烯改性P34HB，得到氧化石墨烯-P34HB改性电纺溶液；

(2)采用静电纺丝技术对所述氧化石墨烯-P34HB改性电纺溶液进行静电纺织，得到高强度高亲水性氧化石墨烯-P34HB纳米纤维支架。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤(1)的具体步骤为：

(11)将氧化石墨烯加入有机溶剂中，于30000-40000Hz下超声分散3-4 小时，得到氧化石墨烯-有机溶剂混合溶液；

(12)取P34HB，加入步骤(11)得到的氧化石墨烯-有机溶剂混合溶液中，磁力搅拌1-3小时，得到氧化石墨烯-P34HB改性电纺溶液。

进一步，步骤(1)中，氧化石墨烯的浓度为0.5-5mg/ml，P34HB的浓度为0.15-0.2g/ml，P34HB与氧化石墨烯的质量比为75：1-400：1。