[发明专利]一种具有均匀多孔结构的胶原-氧化石墨烯交联支架材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有均匀多孔结构的胶原‑氧化石墨烯交联支架材料及其制备方法，属于医用材料领域。首先配制一定浓度的胶原溶液、碳化二亚胺、N‑羟基丁二酰溶液、氧化石墨烯溶液；然后将氧化石墨烯溶液加入到胶原溶液中；再加入碳化二亚胺和N‑羟基丁二酰分别作为交联剂和催化剂，充分搅拌发生交联反应后浇铸到模具中凝胶化；将得到的胶原‑氧化石墨烯凝胶完全浸入到液氮中，进行快速冷冻处理，获得原位孔洞；最后将得到的冷冻样品真空冷冻干燥，获得一种孔洞结构均匀且分布均一的胶原‑氧化石墨烯支架材料。本材料具有较好的理化性能和生物相容性，可用于组织工程骨修复的相关领域。本材料制备工艺简单，并且成型可控，设备简易。

技术领域

本发明属于医用材料领域，涉及一种具有均匀多孔结构的胶原-氧化石墨烯交联支架材料及其制备方法，具体涉及到一种制备具有良好理化性能和生物相容性的结构均匀胶原基复合材料的方法。本发明所得的材料可应用于组织工程中骨缺损的修复。

背景技术

胶原(Collagen)作为人体组织细胞外最重要的不溶性纤维蛋白，在动物细胞中扮演结合组织的角色，是构成细胞外基质的骨架，胶原在细胞外基质中形成半结晶的纤维，给细胞提供抗张力和弹性，并在细胞的迁移和发育中起作用。胶原具有良好的生物相容性、良好的理化性能、易加工性和可降解性能。因此，胶原基材料是一种理想的生物医用高分子材料，在各种组织器官修复的领域中具有广阔的应用前景。当前，氧化石墨烯由于其良好的水溶解性和稳定性、巨大的比表面积、丰富的含氧官能团、易于修饰和功能化等优点，在纳米生物医学领域中引起广泛的关注。研究表明氧化石墨烯是疏水性药物、肽类、蛋白质、核酸等的优良载体，同时在药物的高效靶向运输、生物分析与传感、复合纳米生物材料等方面也具有诱人的应用前景。

多孔支架是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成的网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。多孔支架具有规则而均匀的孔道结构，其中包括孔道的大小、形状、维数、走向以及孔壁的组成和性质。孔道的大小、尺寸是多孔支架的最重要特征。由于多孔支架材料具有相对密度低，比强度高、比表面积高、渗透性好等特性和优点，其在生物医学领域具有广泛的应用前景。

本发明在胶原基支架材料中引入可促进骨组织再生的氧化石墨烯成份，获得了一种具有良好理化性能和生物相容性的胶原基复合复合材料。本发明获得的这种具有均匀多孔结构的胶原-氧化石墨烯交联支架材料可应用于组织工程中骨缺损的修复。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具有均匀多孔结构的胶原-氧化石墨烯交联支架材料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有均匀多孔结构的胶原-氧化石墨烯交联支架材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制一定浓度的胶原溶液、碳化二亚胺和N-羟基丁二酰溶液；

(2)配制一定浓度的氧化石墨烯溶液，按一定比例将氧化石墨烯溶液缓慢加入到胶原溶液中，得到胶原-氧化石墨烯共混溶液；

(3)在步骤(2)得到的胶原-氧化石墨烯共混溶液中加入相应比例的碳化二亚胺和N-羟基丁二酰溶液分别作为交联剂和催化剂，充分搅拌发生交联反应后浇铸到模具中凝胶化；

(4)将步骤(3)得到的胶原-氧化石墨烯凝胶完全浸入到液氮中，进行快速冷冻处理，然后将样品转移至-80℃冰箱保存；

(5)将步骤(4)得到的冷冻样品进行真空冷冻干燥，获得一种具有均匀多孔结构的胶原-氧化石墨烯交联支架材料。

进一步的，步骤(1)中胶原原料来源于牛筋，用0.01～0.1mol/L的乙酸或盐酸溶液配制胶原溶液；步骤(1)中所述胶原溶液中胶原的浓度为4.5～8.5mg/mL，而碳化二亚胺与N-羟基丁二酰的浓度为5～15mg/mL。