[发明专利]制备壳聚糖－碳纳米管导电组织工程支架的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备壳聚糖－碳纳米管导电组织工程支架的方法，是一种利用碳纳米管的吸附性制备壳聚糖－碳纳米管导电组织工程支架的方法。

背景技术

组织工程是指应用工程学和生命科学的原理，开发用于恢复、维持及提高受损组织或器官功能的生物学替代物。组织工程支架材料在组织工程中具有重要的地位。理想的支架材料应该具有良好的生物相容性、生物降解性、机械性能和导电性能等。电环境是体内许多细胞的生长的重要微环境之一。在组织工程的体外构建中，电刺激可以促进种子细胞增殖，促进细胞外基质的合成分泌、诱导分化，促进细胞与支架材料黏附。因此构建一种导电性的支架材料对于研究电信号对于细胞行为的影响以及拓展组织工程支架材料都具有重要的意义。

碳纳米管自1991年被发现以来，由于其独特的结构，电学和机械特性而日益受到关注。碳纳米管具有较大的比表面积，相当高的比表面能，良好的吸附性能，是一种多功能材料，通过不同的制备及后处理方法可以获得某些特定的性质，以满足电子、航天、生物医学及化工等方面的需要。自从碳纳米管被发现以来，其生物应用就受到很大的重视。但其差的水溶性以及生物相容性限制了其生物应用。因此，对碳纳米管进行合理的改性，提高其水溶性和生物相容性是拓展碳纳米管在生物学领域应用的关键。其中利用碳纳米管良好的吸附性能，对碳纳米管进行表面改性是一种简单、有效的的方法，广泛应用于碳纳米管的改性研究。

壳聚糖是一种带有多氨基的多糖类物质，其结构和一些性质与细胞外基质的主要成分氨基葡聚糖类似，具有良好的生物相容性和适当的降解性能，无刺激性、无免疫原性、无热源反应，并具有促进创面愈合的功能，而且来源广泛、成本低廉。目前壳聚糖已广泛应用于医用缝合线、创面敷料以及组织工程多孔支架中。

传统的组织工程支架材料往往只注重其生物相容性、生物降解性、机械性能等方面的性能，而对其电性能却不够重视。然而电环境是体内许多细胞的生长的重要微环境之一，电刺激可以促进种子细胞增殖，促进细胞外基质的合成分泌、诱导分化，促进细胞与支架材料黏附。因此构建一种导电性的支架材料对于研究电信号对于细胞行为的影响以及拓展组织工程支架材料都具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以来源广泛的天然生物材料壳聚糖，具有良好吸附性能和导电性的碳纳米管为原料，简便易行壳聚糖－碳纳米管导电组织工程支架的方法，以获得具有优良导电性能、适宜降解速率、良好生物相容性的组织工程支架材料。

本发明的技术解决方案是：

一种制备壳聚糖－碳纳米管导电组织工程支架的方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)酸性条件下配置质量浓度为1-5mg/ml的壳聚糖溶液，加入多壁碳纳米管，超声使碳纳米管分散，在匀速磁力搅拌下用稀氨水将溶液的PH值调至7-8，维持原来的匀速搅拌，在溶液中逐滴加入戊二醛溶液作为沉积在碳纳米管表面的壳聚糖大分子的交联剂，将交联后的溶液离心沉淀，所得沉淀物用乙酸和水清洗后，转移至称量瓶中-20℃下冷冻，待液体结晶完全析出后转移至冻干机中冻干,得到壳聚糖包覆的改性碳纳米管；

(2)称取壳聚糖包覆的改性碳纳米管，溶于乙酸溶液中，超声至分散均匀，称取壳聚糖，溶于改性碳纳米管的乙酸溶液中，得到改性碳纳米管与壳聚糖酸性溶液的混合液，滴入戊二醛；搅拌后，真空脱泡，注入孔培养板中。于-20℃下冷冻处理，然后于冷冻－干燥机中冻干，即获得壳聚糖包覆的碳纳米管－壳聚糖复合支架。

步骤(1)所述的酸性条件是使用醋酸。

步骤(2)中戊二醛的浓度为1％。

步骤(1)中-20℃冷冻时间为3小时，冻干时间为24小时。

步骤(2)中-20℃冷冻时间为1小时，冻干时间为24小时。

本发明以天然生物材料壳聚糖、具有优良导电性能的碳纳米管为原料，利用碳纳米管的吸附性能，通过物理包覆壳聚糖的方法对碳纳米管进行改性，将改性后的碳纳米管分散到壳聚糖支架薄膜中，制备了一种导电性的壳聚糖－碳纳米管组织工程复合支架。改性后的碳纳米管表现出良好的水溶性和低的细胞毒性。碳纳米管复合后，可有效提高壳聚糖－碳纳米管组织工程支架的导电性，且这种复合支架材料具有良好的时间稳定性和温度稳定性。该制备方法简单易行、节省时间和材料、重复性好，所构建的导电性的壳聚糖－碳纳米管组织工程支架材料可以广泛应用于组织工程领域，具有良好的临床应用前景。对推碳纳米管在组织工程支架材料中的应用具有重要的意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。