[发明专利]一种碳纳米管壳聚糖复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管复合材料，尤其是涉及一种羧基化多壁碳纳米管与壳聚糖的复 合膜材料及其制备方法。

背景技术

有关碳纳米管及其复合材料在生物医学材料中的应用已经得到了广泛的关注，碳纳米管 具有高的表面能和突出的力学性能，能促进细胞和复合材料之间的粘合。近来更是有研究表 明，碳纳米管是骨细胞生长的最佳场所。虽然碳纳米管不能进行生物降解，但是正因如此， 碳纳米管可作为惰性框架，使骨细胞在其上生长繁殖并沉淀新的活性物质，在转变成正常的 功能性骨组织。已有文献(J.L.Xu，K.A.Khor，J.J.Sui，W.N.Chen[J].Materials Science and Engineering C，2009，(29)：44-49)报道碳纳米管/羟基磷灰石生物复合材料可能满足理想骨组 织支架材料的要求。

壳聚糖是一种成膜性很好的天然高分子物质，在自然界中产量仅次于纤维素。近年来， 壳聚糖作为一种优良的膜材料，越来越受到人们的重视。壳聚糖膜的研究涉及膜分离、可食 膜、生物可降解膜、医用膜、涂膜保鲜和复合膜等，壳聚糖的成膜性已应用在纺织、印染、 造纸、医药、食品等工业领域。壳聚糖不仅具有成膜性、抗凝血性、促进伤口愈合、防腐抗 菌及生物降解性等特性，而且在骨修复材料和骨组织工程材料中的应用方面具有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有孔隙均匀、适合细胞成长与新骨形成的孔径结构的碳纳 米管壳聚糖复合膜。

本发明的另一目的在于提供一种具有所需设备相对廉价、易于操作等优点的碳纳米管壳 聚糖复合膜的制备方法。

本发明所述碳纳米管壳聚糖复合膜由羧基化多壁碳纳米管和壳聚糖组成，所述羧基化多 壁碳纳米管的直径为20～30nm，纯度＞95％，按质量比，羧基化多壁碳纳米管和壳聚糖的配 比为2∶5；羧基化多壁碳纳米管的羧基与壳聚糖的氨基以酰胺键结合，形成孔隙均匀的多孔 复合膜；所述碳纳米管壳聚糖复合膜孔径为200～400μm。

本发明所述碳纳米管壳聚糖复合膜的制备方法包括以下步骤：

1)将壳聚糖溶解于乙酸溶液中，与聚乙烯醇溶剂混合，得溶液A；

2)将羧基化多壁碳纳米管超声分散于聚乙烯醇溶剂中，得溶液B；

3)将溶液A与溶液B混合，得溶液C；

4)预冻后冻干，得到碳纳米管壳聚糖复合膜。

所述乙醇溶液的质量百分比浓度可为2％。

所述将羧基化多壁碳纳米管超声分散于聚乙烯醇溶剂中可采用溶液混合并超声波辅助溶 液共混的方式将羧基化多壁碳纳米管超声分散于聚乙烯醇溶剂中；所述采用溶液混合并超声 波辅助溶液共混的方式将羧基化多壁碳纳米管超声分散于聚乙烯醇溶剂中的具体方法是：采 用溶液混合并超声波辅助溶液共混的方式分散羧基化多壁碳纳米管的溶剂为3％的医用聚乙 烯醇-124，聚合度可为2400～2500，羧基化多壁碳纳米管在聚乙烯醇溶剂中分散。

所述溶液C的pH值可为5.5～6.5。所述预冻的温度可为-80℃，所述冻干的时间可为24h。

经扫描电镜表征，所制备的产物碳纳米管壳聚糖复合膜孔隙均匀，孔径结构适合细胞成 长和新骨形成，孔径为200～400μm，满足骨单位和骨细胞生长所需的空间。经红外光谱表 征，表明羧基化多壁碳纳米管的羧基与壳聚糖的氨基通过酰胺化学键结合，形成性质稳定的 复合膜，可应用于人体骨的修复、替换及骨科疾病的体外物理治疗等方面。

另外，本发明所述碳纳米管壳聚糖复合膜的制备方法具有过程所需设备相对廉价，易于 操作等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的产物的扫描电镜图。在图1中的标尺为200μm。

图2为本发明实施例1制备的产物的红外光谱图。在图2中，横坐标为波数 Wavelength/cm^-1，纵坐标为透光率Transmittance/％。

图3为本发明实施例1制备的产物的X射线衍射谱图。在图3中，横坐标为衍射角2 Theta(deg.)，纵坐标为强度Intensity(cps)。

图4本发明实施例1制备的产物的X射线光电子能谱图。在图4a中，横坐标为结合能 Binding Energy/eV。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步说明。