[发明专利]一种纳米银/氧化石墨烯/可降解聚合物的复合骨支架材料、抗菌骨支架及其制备

说明书

本发明公开了一种骨支架材料领域，具体公开了一种纳米银/氧化石墨烯/可降解聚合物的复合骨支架材料，包括可降解聚合物，以及分散在其中的表面负载有纳米银颗粒的氧化石墨烯。本发明还提供了一种抗菌骨支架，由所述的复合骨支架材料经激光3D打印得到。本发明利用氧化石墨烯和纳米银的协同抗菌和协同增强作用赋予可降解聚合物骨支架优异的抗菌功能和机械性能，可防止骨再生修复过程中的细菌感染并提供足够的机械支撑，提高骨再生修复成功率。

技术领域

本发明涉及一种含有氧化石墨烯和纳米银的抗菌骨支架及其制备方法，属于生物医用材料设计和制备技术领域。

背景技术

组织工程支架作为临时的细胞外基质，在细胞生长、组织血管化和新组织形成中发挥着重要作用，因此拥有良好的生物学特性和合适的机械性能是不可或缺的。生物降解聚合物，如左旋聚乳酸，聚乙醇酸和聚乳酸乙醇酸共聚物等因具有良好的生物学性能而被广泛地用于研究开发骨组织工程支架。尽管聚合物骨支架具有良好的生物相容性，生物降解性和加工性，但其力学强度不足，应该增加到与天然骨相当的程度，以便在骨再生期间提供足够的支持，另一个更重要的方面是聚合物骨支架没有抗菌功能，植入体内后容易产生细菌感染。引入特定的功能材料是解决上述聚合物支架所存在的问题的有效策略。

氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，其被化学修饰上羧基和羰基于片的边缘以及环氧基和羟基于片的基面上。由于其独特的物理、化学和生物学特性，氧化石墨烯正吸引着越来越多的关注。它具有极高的强度(～130GPa)和模量(＞0.5-1TPa)，同时其丰富的含氧官能团可与脂肪族聚合物的含氧官能团形成氢键，从而形成良好的界面粘合性能，这些使得氧化石墨烯成为一种极具吸引力的聚合物增强相。但氧化石墨烯由于比表面积大、表面能高，使其在基体中很容易团聚而降低其增强效果。近来纳米银由于其优异的抗菌性能在抗菌应用中引起了越来越多的关注。银离子的释放在其抗菌作用中起着重要作用，其在金属离子中具有最高的抗菌活性，并且可攻击细菌膜上的多个靶标如细胞膜、呼吸酶、蛋白质、DNA等，使得细菌难以对其产生抗力，同时纳米银能促进细菌中活性氧物质(ROS)的产生，对细菌细胞组分产生氧化损伤。

发明内容

本发明针对常规骨支架存在无抗菌功能和力学性能低的问题，提供了一种纳米银/氧化石墨烯/可降解聚合物的复合骨支架材料，旨在提供一种相互具有协同作用的的可降解聚合物骨支架。

本发明第二目的在于，提供一种由所述的纳米银/氧化石墨烯/可降解聚合物的复合骨支架材料制得的抗菌骨支架(本发明也成为纳米银/氧化石墨烯/可降解聚合物骨支架)。

本发明第三目的在于，提供所述的抗菌骨支架的制备方法。

氧化石墨烯和纳米银在可降解聚合物中易团聚，严重影响二者自身性能的发挥。通过大量研究，本发明人创新的发现，预先将纳米银负载在氧化石墨烯上，得到的负载有纳米银的氧化石墨烯(纳米银/氧化石墨烯复合材料)，通过二者的相互作用，可以协同避免二者的团聚，并且将其填充进可降解聚合物中复合后，可以协同提升得到的复合材料的机械性能以及抗菌性能；故提供以下技术方案：

一种纳米银/氧化石墨烯/可降解聚合物的复合骨支架材料，包括可降解聚合物，以及分散在其中的表面负载有纳米银颗粒(本发明也称其为纳米银)的氧化石墨烯。

本发明所述的复合骨支架材料，包括可降解聚合物和氧化石墨烯，所述的氧化石墨烯上负载有纳米银。