[发明专利]一种丝素蛋白/石墨烯复合纳米纤维支架材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于静电纺丝复合纳米纤维的制备领域，具体涉及一种丝素蛋白/石墨烯复合纳米纤维支架材料的制备方法。

背景技术

丝素蛋白是由蚕茧脱胶而来，是一种天然的蛋白质，具有良好的生物相容性、生物可降解性、良好的透气、无免疫原性等优异的性能，被广泛的应用于皮肤、骨、软骨、肌腱、神经导管等组织的修复和再生。

采用静电纺丝技术制备出的支架材料能够有效的仿生人体细胞外基质(ECM)的结构与功能特点，能够有效的解决材料的生物相容性，调控生物信号的传导，诱导细胞和组织生长，促进机体再生与修复。

石墨烯是一种具有单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝晶格结构的碳材料，具有高模量、高强度高、良好的导电性等优点，而且石墨烯具有较大的比表面积以及良好的生物相容性，使之可以应用于生物医用领域，且有研究表明石墨烯能够促进各种神经种子细胞的生长、增殖。许多研究将石墨烯或是氧化石墨烯对丝素蛋白进行改性，如专利申请号CN201610806923.5：基于氧化石墨烯复合纳米纤维组织工程支架的制备方法，氧化石墨烯的加入虽然能够使复合膜力学性能得到了良好的改善，但是此复合支架材料导电性较低，神经元之间电化学信号较弱，不能够良好的促进细胞的增殖；专利申请号CN201510106514.X:一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，采用部分还原的氧化石墨烯对丝素蛋白进行改性，虽然能够有效的解决了石墨烯易团聚问题，有效的改善了丝素蛋白的性能，但是与石墨烯的性能相比还存在一定的差距，主要是用量小而且分散性较差。

发明内容

本发明提供了一种丝素蛋白/石墨烯复合纳米纤维支架材料的制备方法，该制备方法简单易行，原材料资源丰富，易实现工业化生产；制得的丝素蛋白/石墨烯复合纳米纤维支架材料具有良好的生物相容性、良好的机械性能，并且通过加入不同含量的石墨烯，得到了不同性能的复合纳米纤维，满足不同的组织工程支架的需要。

本发明的技术方案如下：

一种丝素蛋白/石墨烯复合纳米纤维支架材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)制备丝素蛋白样品；

2)将石墨烯乙醇分散液进行高速离心，获得石墨烯；

3)将步骤1)得到的丝素蛋白加入到六氟异丙醇中，搅拌使之完全溶解，得到溶液A；

4)将步骤2)得到的石墨烯用六氟异丙醇转移到溶液A中，超声分散得到溶液B，其中，溶液B中丝素蛋白的浓度为0.04～0.08g/ml，石墨烯与丝素蛋白的质量比1:400～1:100；

5)将溶液B转移至注射器中，通过调控静电纺丝工艺参数进行静电纺丝，控制电压8～16KV，接收距离为10～15cm，纺丝速率为0.05～0.2mm/min，接收辊辊速100r/min，纺丝针头为21号；

6)将制得的静电纺丝薄膜放置于无水乙醇中后处理4h，自然干燥，干燥后储存在干燥器中，获得丝素蛋白/石墨烯复合纳米纤维支架材料。

上述方案中，步骤1)中制备丝素蛋白样品的具体步骤为：

1)将蚕丝放入质量浓度为0.5％的Na₂CO₃的水溶液中煮沸并恒温2h，除去蚕丝表面的丝胶，取出蚕丝并用去离子水洗涤，置于50℃烘箱中干燥；

2)将干燥后的蚕丝加入到摩尔比为1:8:2的氯化钙、无水乙醇和水的70℃三元混合溶液，溶解成丝素蛋白溶液，经过去离子水透析72h除去溶液中的乙醇和氯化钙，制得丝素蛋白水溶液，再经过-80℃冷冻干燥制得纯的丝素蛋白样品。

上述方案中，步骤1)中所述的蚕丝是桑蚕丝、天蚕丝或蓖麻蚕丝中的一种或是两种以上任意比例的混合；其用量为Nɑ₂CO₃水溶液总质量的2～15％。

上述方案中，步骤2)中所述的蚕丝质量为三元混合溶液质量的5～10％。

上述方案中，步骤2)中石墨烯乙醇分散液浓度为1mg/mL。

上述方案中，步骤3)中溶液A中丝素蛋白的浓度为0.08g/mL。

上述方案中，步骤4)中超声分散温度为20～35℃，超声时间为2～4h。

上述方案中，步骤5)中21号纺丝针头口径为0.5mm。

上述方案中，所述丝素蛋白/石墨烯复合纳米纤维支架材料的纤维平均直径为80-300nm。