[发明专利]一种抗菌多孔氧化石墨烯/壳聚糖复合支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗菌多孔氧化石墨烯/壳聚糖复合支架的制备方法。

背景技术

骨植入支架在手术后感染是近年来临床医学面临的一个重要问题。以钛、镁等合金为主的骨植入支架得到广泛应用，但由于其惰性难以有效地装载抗菌药物。

虽可通过功能材料对支架的修饰和功能化，而实现抗菌药物的装载，但仍存在以下问题：支架强度降低达不到骨植入材料的强度要求，且抗菌药物的释放时间难以控制，尤其难以兼顾短期抗菌与长期抗菌的作用，抗菌效果有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌多孔氧化石墨烯/壳聚糖复合支架的制备方法，该法制备的复合多孔支架能充分地吸附各种带有氨基的抗生素以及螯合各种抗菌金属，该复合多孔支架能在短期内释放抗生素以及长期释放抗菌金属离子，兼顾短期抗菌与长期抗菌效果，抗菌效果好。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种抗菌多孔氧化石墨烯/壳聚糖复合支架的制备方法，其具体步骤如下：

A、壳聚糖装载无机抗菌金属：

将能够产生抗菌金属单质的金属盐溶于质量分数为3～5％的壳聚糖溶液，得到金属离子的质量分数为0.01～0.05％的溶液；再将还原剂加入溶液中，还原剂的加入量为0.01～0.05M，搅拌1～24h，使溶液中的金属离子还原成金属单质；然后进行透析、取透析袋中的溶液得到去掉未反应的还原剂的装载抗菌金属单质的壳聚糖溶液；

B、氧化石墨烯装载抗生素：

B1、在溶液中将氧化石墨烯进行羧基化反应，使氧化石墨烯表面的含氧基团羧基化，冷冻、干燥后得到羧基化的氧化石墨烯粉末，再将其溶于水得到质量分数为1～5％的羧基化的氧化石墨烯溶液；

B2、将含氨基的抗生素溶于B1步得到的溶液中，使抗生素与羧基化的氧化石墨烯通过静电吸附在一起，溶液中抗生素的质量分数为0.01～0.05％；

C、制备多孔氧化石墨烯/壳聚糖复合支架：

将A步的溶液与B步的溶液按1∶1～5的体积比混合，再将混合溶液注入模具腔中，冷冻干燥得到多孔复合支架；然后将多孔复合支架浸泡于质量分数为1～5％的NaOH溶液溶液中，增强其在水溶液中的强度，干燥后，即得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明所使用的羧基化氧化石墨烯中的羧基带负电能和抗生素中带正电的氨基发生静电吸附，从而本发明通过羧基化氧化石墨烯能有效地装载多种含氨基的抗生素；而壳聚糖能螯合多种抗菌金属；再将两种材料共混及静电吸附得到的复合支架，即能在短期内将静电吸附的抗生素释放满足短期内强抗菌的要求，也能长期缓慢释放螯合的抗菌金属离子，实现了短期抗菌功能强及长期抗菌时间长的效果；兼顾短期抗菌与长期抗菌作用，抗菌效果好。

二、在抗生素负载到多孔支架上的过程中，只依赖于抗生素与羧基化氧化石墨烯之间的静电相互作用结合，不涉及化学反应，抗生素的活性不会受到破坏，抗菌效果好。

三、抗菌金属均匀地分散在壳聚糖中，不会团聚，在空间上和时间上均能实现更加均匀的抗菌作用，进一步提高了其抗菌效果。

上述的含氨基的抗生素为头孢拉定、万古霉素、庆大霉素、链霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素。

这些含氨基的抗生素有很好的抗菌功效。

上述的能够产生抗菌金属单质的金属盐为银盐、铜盐、锌盐。此类金属盐有很强的杀菌能力。

上述的还原剂为维他命C、柠檬酸钠、水合肼、硼氢化钠。

这些还原剂能有效的把金属离子还原成金属单质。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例一

一种抗菌多孔氧化石墨烯/壳聚糖复合支架的制备方法，其具体步骤如下：

A、壳聚糖装载无机抗菌金属：

将硝酸银溶于质量分数为3％的壳聚糖溶液，得到银离子的质量分数为0.01％的溶液；再将维他命C加入溶液中，维他命C的加入量为0.01M，搅拌24h，使溶液中的银离子还原成银单质；然后进行透析、取透析袋中的溶液得到去掉未反应的维他命C的装载银单质的壳聚糖溶液；

B、氧化石墨烯装载抗生素：

B1、在溶液中将氧化石墨烯进行羧基化反应，使氧化石墨烯表面的含氧基团羧基化；冷冻、干燥后得到羧基化的氧化石墨烯粉末，再将其溶于水得到质量分数为1％的羧基化的氧化石墨烯溶液；

B2、将庆大霉素溶于B1步得到的溶液中，使庆大霉素与羧基化的氧化石墨烯通过静电吸附在一起，溶液中庆大霉素的质量分数为0.01％；