CN116077735B - 一种高成骨活性的带电复合膜材料及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

一种高成骨活性的带电复合膜材料及其制备方法和用途：所述高成骨活性的带电复合膜材料通过风干水凝胶制得，同时掺杂银纳米颗粒使膜材料产生静电电荷以促进成骨，利用生物相容性好的壳聚糖作为主要原料，加入海藻酸钠与高分子聚糖进行交联，利用结令胶和卡拉胶来提升膜材料的机械性能和分子间作用力，加入银纳米颗粒来改善分子间的结构，进一步提升膜材料强度，同时使膜材料产生静电电荷以促进成骨，本发明利用低细胞毒性材料制备一种高成骨活性的带电复合膜，有效降低了膜材料在使用过程中对人体的损害。

Description

一种高成骨活性的带电复合膜材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体指一种高成骨活性的带电复合膜材料及其制备方法和用途。
背景技术
水凝胶，尤其是胶原蛋白被广泛地用于骨组织工程，胶原蛋白原纤维是自然骨骼发育过程中最重要的一种物质，胶原蛋白原纤维具有多尺度层次结构，可以形成来自原纤维的纤维和静电电荷使钙质封存、成核和生长，最终促进成骨。
然而，散装胶原蛋白水凝胶对成骨的作用力是有限的，并且主要用作于高度强效生长因子，如成骨发生蛋白-2，这会增加不受控制的骨骼生长的风险，因此，临床仍然需要可以重建骨骼层次结构、具有矿物质隔离能力和可以刺激宿主祖细胞募集以促进骨再生的生物质材料。
壳聚糖作为生物质材料对人体无毒无害，同时易于降解，已经被广泛的用于生物质基水凝胶材料以及膜材料的制备，也已广泛的应用在食品包装、医疗保健等领域，具有良好的生物相容性，而银纳米颗粒可以产生静电电荷，无机纳米颗粒的填充也可以有效地改善高分子聚糖膜的表面形态，同时其良好的生物相容性和低细胞毒性也使其广泛的应用于抗菌材料、医疗器械等领域。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种高成骨活性的带电复合膜材料及其制备方法，利用生物相容性好的壳聚糖作为主要原料，加入海藻酸钠与高分子聚糖进行交联，利用结冷胶和卡拉胶来提升膜材料的机械性能和分子间作用力，同时，加入银纳米颗粒来改善分子间的结构，进一步提升膜材料强度的同时使膜材料可以产生静电电荷以促进成骨。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提供了一种再生活性炭及其制备方法，所述高成骨活性的带电复合膜材料通过风干水凝胶制得，同时掺杂银纳米颗粒使膜材料可以产生静电电荷以促进成骨。
进一步地，所述风干水凝胶的制备方法是通过高分子溶液和银纳米颗粒混合后进行浇铸，然后在空气中干燥即可。
进一步地，所述高分子溶液为壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液，壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液按体积份配比范围为3:1:1:1-5:1:1:1。
进一步地，所述银纳米颗粒与高分子溶液按重量份配比为1:20。
进一步地，所述高分子溶液和银纳米颗粒在浇铸时，温度为60℃。
进一步地，所述风干水凝胶在空气中的干燥温度为25℃。
进一步地，所述壳聚糖溶液的浓度为1%，所述海藻酸溶液的浓度为1%，所述结冷胶溶液的浓度为1%，所述卡拉胶溶液的浓度为1%。
进一步地，所述风干水凝胶在干燥完成后先由异丙醇溶液洗涤，再由磷酸盐缓冲溶液洗涤3次，然后在磷酸盐缓冲溶液中浸泡3h，同时进行紫外照射，最后在模拟体液中浸泡3-10天制得所述高成骨活性的带电复合膜材料。
进一步地，所述异丙醇溶液浓度为70%，所述磷酸盐缓冲溶液浓度为1mol/L。
进一步地，所述异丙醇纯度为99%，所述壳聚糖分子量为10000-12000。
本发明所取得的最优有益效果如下：
（1）本发明通过使用海藻酸进行交联，辅以结冷胶和卡拉胶，有效地提升了膜材料的机械性能，高分子量的壳聚糖为膜材料提供了优异的抗拉强度与拉伸断伸长率，同时利用银纳米颗粒进行填充，力学性能得到显著提高；
（2）本发明利用银纳米颗粒，使膜材料可以产生静电电荷，有效地提升了膜材料对于成骨的促进效应；
（3）由图2一种高成骨活性的带电复合膜材料断面的扫描电镜图所示，膜材料表面规整平滑，断面整齐，无机纳米颗粒的填充有效改善了膜材料的表面形态；
（4）本发明利用了低细胞毒性材料制备一种高成骨活性的带电复合膜，有效降低了膜材料在使用过程中对人体的损害。
附图说明
图1为本发明所提出的一种高成骨活性的带电复合膜材料的制备流程图；
图2为本发明所提出的一种高成骨活性的带电复合膜材料的扫描电镜图。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。所用试剂如无特别指出均为商品化试剂，从市场上买来均未进行进一步纯化就直接使用。
实施例1
本发明所提供的一种高成骨活性的带电复合膜材料，具体包括：
高成骨活性的带电复合膜材料通过风干水凝胶制得，同时掺杂银纳米颗粒使复合膜材料具有导电性。
其中，风干水凝胶的制备方法是通过高分子溶液和银纳米颗粒混合后进行浇铸，然后在空气中干燥即可。
其中，高分子溶液为壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液，壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液按体积份配比范围为3:1:1:1。
其中，银纳米颗粒与高分子溶液按重量份配比为1:20。
其中，高分子溶液和银纳米颗粒在浇铸时，温度为60℃。
其中，风干水凝胶在空气中的干燥温度为25℃。
其中，壳聚糖溶液的浓度为1%，所述海藻酸溶液的浓度为1%，所述结冷胶溶液的浓度为1%，所述卡拉胶溶液的浓度为1%。
其中，风干水凝胶在干燥完成后先由异丙醇溶液洗涤，再由磷酸盐缓冲溶液洗涤3次，然后在磷酸盐缓冲溶液中浸泡3h，同时进行紫外照射，最后在模拟体液中浸泡7天制得所述高成骨活性的带电复合膜材料。
其中，异丙醇溶液浓度为70%，所述磷酸盐缓冲溶液浓度为1mol/L。
其中，异丙醇纯度为99%，所述壳聚糖分子量为10000-12000。
实施例2
本发明所提供的一种高成骨活性的带电复合膜材料，具体包括：
高成骨活性的带电复合膜材料通过风干水凝胶制得，同时掺杂银纳米颗粒使复合膜材料具有导电性。
其中，风干水凝胶的制备方法是通过高分子溶液和银纳米颗粒混合后进行浇铸，然后在空气中干燥即可。
其中，高分子溶液为壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液，壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液按体积份配比范围为4:1:1:1。
其中，银纳米颗粒与高分子溶液按重量份配比为1:20。
其中，高分子溶液和银纳米颗粒在浇铸时，温度为60℃。
其中，风干水凝胶在空气中的干燥温度为25℃。
其中，壳聚糖溶液的浓度为1%，所述海藻酸溶液的浓度为1%，所述结冷胶溶液的浓度为1%，所述卡拉胶溶液的浓度为1%。
其中，风干水凝胶在干燥完成后先由异丙醇溶液洗涤，再由磷酸盐缓冲溶液洗涤3次，然后在磷酸盐缓冲溶液中浸泡3h，同时进行紫外照射，最后在模拟体液中浸泡7天制得所述高成骨活性的带电复合膜材料。
其中，异丙醇溶液浓度为70%，所述磷酸盐缓冲溶液浓度为1mol/L。
其中，异丙醇纯度为99%，所述壳聚糖分子量为10000-12000。
实施例3
本发明所提供的一种高成骨活性的带电复合膜材料，具体包括：
高成骨活性的带电复合膜材料通过风干水凝胶制得，同时掺杂银纳米颗粒使复合膜材料具有导电性。
其中，风干水凝胶的制备方法是通过高分子溶液和银纳米颗粒混合后进行浇铸，然后在空气中干燥即可。
其中，高分子溶液为壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液，壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液按体积份配比范围为5:1:1:1。
其中，银纳米颗粒与高分子溶液按重量份配比为1:20。
其中，高分子溶液和银纳米颗粒在浇铸时，温度为60℃。
其中，风干水凝胶在空气中的干燥温度为25℃。
其中，壳聚糖溶液的浓度为1%，所述海藻酸溶液的浓度为1%，所述结冷胶溶液的浓度为1%，所述卡拉胶溶液的浓度为1%。
其中，风干水凝胶在干燥完成后先由异丙醇溶液洗涤，再由磷酸盐缓冲溶液洗涤3次，然后在磷酸盐缓冲溶液中浸泡3h，同时进行紫外照射，最后在模拟体液中浸泡7天制得所述高成骨活性的带电复合膜材料。
其中，异丙醇溶液浓度为70%，所述磷酸盐缓冲溶液浓度为1mol/L。
其中，异丙醇纯度为99%，所述壳聚糖分子量为10000-12000。
对实施例1中所制得的一种高成骨活性的带电复合膜材料进行了抗拉强度和拉伸断裂伸长率的测试，其中抗拉强度和拉伸断裂伸长率通过购自英国英斯特朗公司的Instron -1221型万能材料试验机测得，扫描电镜图片由购自日本日立公司的S-4800型扫描电镜进行拍摄，其测试结果如下：
（1）抗拉强度为7.89Mpa，拉伸断裂伸长率为20.15%。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的实验方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高成骨活性的带电复合膜材料，其特征在于：所述高成骨活性的带电复合膜材料通过风干水凝胶制得，同时掺杂银纳米颗粒使膜材料产生静电电荷以促进成骨；
所述风干水凝胶的制备方法是通过高分子溶液和银纳米颗粒混合后进行浇铸，然后在空气中干燥即可；
所述高分子溶液为壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液，壳聚糖溶液、海藻酸溶液、结冷胶溶液和卡拉胶溶液按体积份配比范围为3:1:1:1-5:1:1:1；
所述银纳米颗粒与高分子溶液按重量份配比为1:20；
所述风干水凝胶在干燥完成后先由异丙醇溶液洗涤，再由磷酸盐缓冲溶液洗涤3次，然后在磷酸盐缓冲溶液中浸泡3h，同时进行紫外照射，最后在模拟体液中浸泡3-10天制得所述高成骨活性的带电复合膜材料。
2.根据权利要求1所述的一种高成骨活性的带电复合膜材料，其特征在于：所述高分子溶液和银纳米颗粒在浇铸时，温度为60℃。
3.根据权利要求2所述的一种高成骨活性的带电复合膜材料，其特征在于：所述风干水凝胶在空气中的干燥温度为25℃。
4.根据权利要求3所述的一种高成骨活性的带电复合膜材料，其特征在于：所述壳聚糖溶液的浓度为1%，所述海藻酸溶液的浓度为1%，所述结冷胶溶液的浓度为1%，所述卡拉胶溶液的浓度为1%。
5.根据权利要求4所述的一种高成骨活性的带电复合膜材料，其特征在于：所述异丙醇溶液浓度为70%，所述磷酸盐缓冲溶液浓度为1mol/L。
6.根据权利要求5所述的一种高成骨活性的带电复合膜材料，其特征在于：所述异丙醇纯度为99%，所述壳聚糖分子量为10000-12000。
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