CN109865162A - 一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将多巴胺和导电微粒分散在水中形成悬浮液，将溶液pH调节至碱性，搅拌混合均匀，反应完成后离心分离得多巴胺修饰的导电微粒；步骤2：将两种天然高分子溶解于溶剂中，完全溶解后向其中加入多巴胺修饰的导电微粒，均匀分散后得到混合物A；步骤3：向混合物A中加入交联剂，成型后去除气泡，冷冻后真空干燥即得天然高分子基导电支架；本发明制备的支架导电性能好，力学性能好。
Description
技术领域
本发明涉及生物材料技术领域，具体涉及一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法。
背景技术
全世界每年约有上千万人遭受着各种形式的创伤，受损的组织和器官进行修复与重建如今仍然是科学家们所面对的重大难题；传统的组织修复主要通过在创伤位置，缺损部位填充入一些与自身组织结构以及功能相近的材料用于修复；但是这些材料大多成本高，缺少生物活性，难以满足广泛的临床需求；尤其是材料对组织微环境的各种生理信号（电信号，离子信号）缺乏感应；近年来研究表明，电信号对于细胞的粘附以及在电场下的形态学具有特殊的作用，因此电场对细胞的作用也受到了广大学者的研究。
目前，在具有导电性的生物材料中，主要将导电的功能粒子，掺入到生物材料体系中，搅拌均匀后，通过成型的方式得到具备导电性生物材料；然而，目前的工艺大都停留在机械的将导电颗粒与基体生物材料的混合，导电颗粒与生物材料之间缺乏进一步化学键合或是物理力场的相互作用，因此存在粒子分散不均匀，功能粒子与基体支架材料之间的结合力低等缺点，以及导电性容易失去等特点。
发明内容
本发明提供一种成本低、生物相容性好并且电性能好的用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法。
本发明采用的技术方案是：一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将多巴胺和导电微粒分散在水中形成悬浮液，将溶液pH调节至碱性，搅拌混合均匀，反应完成后离心分离得多巴胺修饰的导电微粒；
步骤2：将两种天然高分子溶解于溶剂中，完全溶解后向其中加入多巴胺修饰的导电微粒，均匀分散后得到混合物A；
步骤3：向混合物A中加入交联剂，成型后去除气泡，冷冻后真空干燥即得天然高分子基导电支架。
进一步的，所述步骤1中悬浮液中多巴胺和导电微粒的总浓度为1～20mg/L，多巴胺和导电微粒的质量比为0.25～4。
进一步的，所述反应条件为20～50℃，反应时间为0.5h～5h。
进一步的，所述步骤2中两种天然高分子形成的溶液中，总浓度为10～100mg/ml。
进一步的，所述导电支架中导电微粒的质量分数为1%～10%。
进一步的，所述天然高分子为丝素蛋白、壳聚糖、壳聚糖的衍生物、明胶、胶原、甲壳素、纤维素、纤维素的衍生物、木质素中的任意两种，两种天然高分子的质量比为0.5～4。
进一步的，所述导电微粒为石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、聚吡咯颗粒，聚苯胺颗粒，聚3，4-乙烯二氧噻吩颗粒，金纳米颗粒及纳米线，银纳米颗粒及纳米线中的一种。
进一步的，所述交联剂为环氧氯丙烷，聚乙二醇缩水甘油醚，京尼平，戊二醛中的两种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中的导电微粒经多巴胺修饰后可更好的被固定在支架表面，导电微粒经修饰后，聚多巴胺具有邻苯二酚结构，会附着在导电微粒的表面；多巴胺上的酚羟基可和高分子之间形成化学键和非键作用，将导电微粒固定在支架表面形成稳定的导电通路，制备的支架具有良好的导电性能；
（2）本发明采用两种天然高分子作为单体，分别采用适合于其作用的两种交联剂，提升支架的力学性能；通过调整两种天然高分子之间的比例可得到不同力学性能的支架；
（3）本发明采用多巴胺修饰导电微粒，在导电微粒表面裹附聚多巴胺，能够抵消导电微粒之间的团聚力以达到均匀分散导电微粒的效果，可提高支架的导电性能。
附图说明
图1为本发明实施例1中不包括步骤1，并不加入多巴胺修饰的导电微粒，制备的壳聚糖和丝素蛋白双交联支架的SEM图。
图2为本发明实施例1中制备的导电支架的SEM图。
图3为导电支架中天然高分子单体比例不同时其压缩曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.1g石墨烯分散于10ml 2mg/ml的多巴胺溶液中得到悬浮液，用NaOH将溶液的pH至9；将混合溶液保持搅拌状态在30℃反应1h，离心分离干燥后得多巴胺修饰的导电微粒；
步骤2：配制10mg/ml丝素蛋白溶液20ml，溶解后再加入200μL乙酸，同时再加入0.4g壳聚糖；溶解后加入60mg多巴胺修饰的导电微粒，均匀分散后得到混合物A；
步骤3：向混合物A中加入600μL质量分数为1%的戊二醛和600μL质量分数1%的聚乙二醇二缩水甘油醚；搅拌10分钟后倒入模具中，先置于4℃去除气泡后，再放入-20℃中冰冻，最后通过真空干燥得到天然高分子基导电支架。
图1为本实施例制备的天然高分子基导电支架的SEM图；从图中可以看出导电微粒在多巴胺的修饰下可以均匀分散到支架表面，并且和支架具有强烈的键合作用，有利于导电通路的形成，提升支架的导电率；本发明制备的天然高分子导电支架，导电率为0.26S/cm。
图2按照下述步骤制备的交联支架的SEM图；
步骤1：配制10mg/ml丝素蛋白溶液20ml，溶解后再加入200μL乙酸，同时再加入0.4g壳聚糖；均匀分散后得到混合物A；
步骤2：向混合物A中加入600μL质量分数为1%的戊二醛和600μL质量分数1%的聚乙二醇二缩水甘油醚；搅拌10分钟后倒入模具中，先置于4℃去除气泡后，再放入-20℃中冰冻，最后通过真空干燥得到导电支架。
从图中可以看出双交联使高分子分子链之间具有多级交联，多级交联可以有多种耗散能量的机制，从而可明显的促进机械性能的提升。
图3为按照下述步骤制备的交联支架的压缩曲线图；图中A为丝素蛋白与壳聚糖质量比为1：2；B为丝素蛋白与壳聚糖质量比为1:1；C为丝素蛋白与壳聚糖质量比为2:1。
步骤1：将丝素蛋白和壳聚糖两种天然高分子单体溶解于溶剂中，得到混合物A；
步骤2：向混合物A中加入交联剂，成型后去除气泡，冷冻后真空干燥即得天然高分子支架。
从图3可以看出不同高分子单体的比例，其压缩性能不同；可根据需要通过调整天然高分子的比例，得到所需要的机械性能。
实施例2
一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.1g银纳米线分散于10ml 2mg/ml的多巴胺溶液中得到悬浮液，用NaOH将溶液的pH至9；将混合溶液保持搅拌状态在30℃反应1h，离心分离干燥后得多巴胺修饰的导电微粒；
步骤2：配制10mg/ml丝素蛋白溶液20ml，溶解后再加入200μL乙酸，同时再加入0.4g壳聚糖；溶解后加入60mg多巴胺修饰的导电微粒，均匀分散后得到混合物A；
步骤3：向混合物A中加入600μL质量分数为1%的戊二醛和600μL质量分数1%的聚乙二醇二缩水甘油醚；搅拌10分钟后倒入模具中，先置于4℃去除气泡后，再放入-20℃中冰冻，最后通过真空干燥得到天然高分子基导电支架。
实施例3
一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.1g碳纳米管分散于10ml 2mg/ml的多巴胺溶液中得到悬浮液，用NaOH将溶液的pH至9；将混合溶液保持搅拌状态在30℃反应1h，离心分离干燥后得多巴胺修饰的导电微粒；
步骤2：配制10mg/ml羧甲基纤维素溶液20ml，溶解后再加入200μL乙酸，同时再加入0.4g明胶；溶解后加入60mg多巴胺修饰的导电微粒，均匀分散后得到混合物A；
步骤3：向混合物A中加入600μL质量分数为1%的戊二醛和600μL质量分数1%的聚乙二醇二缩水甘油醚；搅拌10分钟后倒入模具中，先置于4℃去除气泡后，再放入-20℃中冰冻，最后通过真空干燥得到天然高分子基导电支架。
实施例4
一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.1g碳纳米管分散于10ml 2mg/ml的多巴胺溶液中得到悬浮液，用NaOH将溶液的pH至9；将混合溶液保持搅拌状态在30℃反应1h，离心分离干燥后得多巴胺修饰的导电微粒；
步骤2：配制10mg/ml羧甲基甲壳素溶液20ml，溶解后再加入200μL乙酸，同时再加入0.4g明胶；溶解后加入60mg多巴胺修饰的导电微粒，均匀分散后得到混合物A；
步骤3：向混合物A中加入600μL质量分数为1%的戊二醛和600μL质量分数1%的聚乙二醇二缩水甘油醚；搅拌10分钟后倒入模具中，先置于4℃去除气泡后，再放入-20℃中冰冻，最后通过真空干燥得到天然高分子基导电支架。
实施例5
一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.1g碳纳米管分散于10ml 2mg/ml的多巴胺溶液中得到悬浮液，用NaOH将溶液的pH至9；将混合溶液保持搅拌状态在30℃反应1h，离心分离干燥后得多巴胺修饰的导电微粒；
步骤2：配制10mg/ml羧甲基纤维素溶液20ml，溶解后再加入200μL乙酸，同时再加入0.4g明胶；溶解后加入60mg多巴胺修饰的导电微粒，均匀分散后得到混合物A；
步骤3：向混合物A中加入600μL质量分数为1%的京尼平和600μL质量分数1%的环氧氯丙烷；搅拌10分钟后倒入模具中，先置于4℃去除气泡后，再放入-20℃中冰冻，最后通过真空干燥得到天然高分子基导电支架。
本发明中经过多巴胺修饰的导电微粒可以更好的被固定在支架表面；导电微粒经过修饰后，聚多巴胺具有领苯二酚结构，会附着在导电微粒的表面上，多巴胺上的酚羟基可以和高将分子之间形成化学键和非键（氢键、范德华力）作用，将导电微粒固定在支架表面形成稳定的导电通路；本发明采用两种天然高分子作为单体，采用两种不同的交联剂共交联，通过不同的交联剂可以改善两种支架材料的交联密度，提升支架的力学性能。同时根据不同比例高分子可以协调得到不同力学性能的支架；导电微粒由于表面能高、在溶剂中受到各种力的作用等影响，在水中易发生团聚现象以及难均匀分散的问题，因此本发明中采用预聚多巴胺分散微纳颗粒，在导电微粒表面裹附聚多巴胺，抵消微粒之间的团聚力以达到均匀分散微粒的效果；可以显著提高支架材料的导电性能。
Claims (8)
1.一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将多巴胺和导电微粒分散在水中形成悬浮液，将溶液pH调节至碱性，搅拌混合均匀，反应完成后离心分离得多巴胺修饰的导电微粒；
步骤2：将两种天然高分子溶解于溶剂中，完全溶解后向其中加入多巴胺修饰的导电微粒，均匀分散后得到混合物A；
步骤3：向混合物A中加入交联剂，成型后去除气泡，冷冻后真空干燥即得天然高分子基导电支架。
2.根据权利要求1所述的一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，其特征在于，所述步骤1中悬浮液中多巴胺和导电微粒的总浓度为1～20mg/L，多巴胺和导电微粒的质量比为0.25～4。
3.根据权利要求1所述的一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，其特征在于，所述反应条件为20～50℃，反应时间为0.5h～5h。
4.根据权利要求1所述的一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，其特征在于，所述步骤2中两种天然高分子形成的溶液中，总浓度为10～100mg/ml。
5.根据权利要求1所述的一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，其特征在于，所述导电支架中导电微粒的质量分数为1％～10％。
6.根据权利要求1所述的一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，其特征在于，所述天然高分子为丝素蛋白、壳聚糖、壳聚糖的衍生物、明胶、胶原、甲壳素、纤维素、纤维素的衍生物、木质素中的任意两种，两种天然高分子的质量比为0.5～4。
7.根据权利要求1所述的一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，其特征在于，所述导电微粒为石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、聚吡咯颗粒，聚苯胺颗粒，聚3，4-乙烯二氧噻吩颗粒，金纳米颗粒及纳米线，银纳米颗粒及纳米线中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种用于电刺激组织再生的导电支架的制备方法，其特征在于，所述交联剂为环氧氯丙烷，聚乙二醇缩水甘油醚，京尼平，戊二醛中的两种。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113174074A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-07-27 | 四川大学华西医院 | 一种导电丝素蛋白膜及其制备方法和用途 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050048121A1 (en) * | 2003-06-04 | 2005-03-03 | Polymerix Corporation | High molecular wegiht polymers, devices and method for making and using same |
| CN103435829A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-12-11 | 烟台绿水赋膜材料有限公司 | 一种基于邻苯二酚衍生物的纳米功能化表面修饰方法 |
| CN105906821A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-31 | 西南交通大学 | 一种自粘附导电水凝胶的制备方法 |
| CN106008799A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-10-12 | 西南交通大学 | 一种具有高力学性能及自愈合性的水凝胶电极的制备方法 |
| CN107137765A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-09-08 | 武汉理工大学 | 聚吡咯生物导电水凝胶及其制备方法和应用 |
-
2017
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050048121A1 (en) * | 2003-06-04 | 2005-03-03 | Polymerix Corporation | High molecular wegiht polymers, devices and method for making and using same |
| CN103435829A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-12-11 | 烟台绿水赋膜材料有限公司 | 一种基于邻苯二酚衍生物的纳米功能化表面修饰方法 |
| CN105906821A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-31 | 西南交通大学 | 一种自粘附导电水凝胶的制备方法 |
| CN106008799A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-10-12 | 西南交通大学 | 一种具有高力学性能及自愈合性的水凝胶电极的制备方法 |
| CN107137765A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-09-08 | 武汉理工大学 | 聚吡咯生物导电水凝胶及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HAN L ET AL.: "《A Mussel-Inspired Conductive, Self-Adhesive, and Self-Healable Tough Hydrogel as Cell Stimulators and Implantable Bioelectronics》", 《SMALL》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113174074A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-07-27 | 四川大学华西医院 | 一种导电丝素蛋白膜及其制备方法和用途 |
| CN113174074B (zh) * | 2021-02-08 | 2022-05-27 | 四川大学华西医院 | 一种导电丝素蛋白膜及其制备方法和用途 |
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