專利名稱：一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組織工程復(fù)合纖維材料，尤其涉及一種應(yīng)用于骨組織工程中含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
組織工程是一個非常有潛力的研究領(lǐng)域，它以修復(fù)或替換人體內(nèi)病變、損傷組織為目的，為再生醫(yī)藥提供眾多機(jī)會。目前已有大量不同的工程組織，包括骨、軟骨、神經(jīng)、血管、皮膚等，其中，骨骼和軟骨組織的損傷和疾病，會造成劇烈的疼痛，甚至使人殘疾，所以通過組織工程進(jìn)行骨骼修復(fù)治療得到了高度重視。通常情況下，骨組織工程涉及支架材料，需同時結(jié)合組織細(xì)胞和生物學(xué)規(guī)律。三維支架是一個其中非常關(guān)鍵的組件，它需要為細(xì)胞提供必要的支撐，使得在形成骨組織過程中細(xì)胞可以正常的繁殖和功能化，并且支架可以確定骨組織工程的整體移植形狀。目前，制作骨骼支架的技術(shù)已經(jīng)有顯著進(jìn)步，可以制備不同組分和三維結(jié)構(gòu)的支架，使用的技術(shù)有氣體發(fā)泡、溶劑刮膜、相分離和靜電紡絲，其中，靜電紡絲受到了越來越多的關(guān)注，主要是由于其結(jié)構(gòu)和組織細(xì)胞外基質(zhì)相似，加工材料可選范圍廣泛，以及設(shè)備簡單和運(yùn)營成本低。純高分子材料體系的靜電紡絲已經(jīng)在過去十年中被深入研究過，最近研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)為無機(jī)納米粒子引入的可行性，如碳酸鈣、四氧化三鐵、碳納米管等，這些復(fù)合靜電紡絲網(wǎng)可以用于制備一些具有特定的功能的材料，尤其是應(yīng)用于骨組織工程；最近，有幾份報告上指出，在電刺激和纖維形態(tài)的協(xié)同影響下，可以對細(xì)胞生長起到引導(dǎo)和延伸作用。因此，目前需要通過靜電紡絲技術(shù)，制備一類新的支架，使其在具有良好的生物相容性，機(jī)械性能，加工性能的同時，可以利用電刺激調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理行為，利于骨組織細(xì)胞的生長，使其可應(yīng)用于在骨組織工程中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種應(yīng)用于骨組織工程中含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料及其制備方法?！N含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料，其特征在于復(fù)合纖維材料由多壁碳納米管與有機(jī)高分子組成。所述的有機(jī)高分子均分子量為5 30萬，選自聚氨基甲酸酯(PU)、聚醋酸乙烯酯 (PVAc)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)以及聚己內(nèi)酯(PCL)。一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料的制備方法，其步驟如下(1)配制靜電紡絲溶液將多壁碳納米管分散在有機(jī)溶劑中，超聲2小時，室溫攪拌過夜；同時加入表面活性劑以改善懸浮液中多壁碳納米管的分散性；有機(jī)高分子室溫溶解于有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑與水的混合溶液中，濃度為5-20% W/V，然后將分散好的碳納米管逐滴加入高分子溶液來獲得濃度為1-10%的多壁碳納米管高分子懸濁液；最后，將溶液超聲一小時，并攪拌M小時后備用。
(2)制備包含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料高分子與多壁碳納米管懸浮液通過5毫升注射器和聚乙烯導(dǎo)管連接到圓形的金屬毛細(xì)管上，毛細(xì)管的圓形孔口內(nèi)徑為 0. 5-1. 5毫米，平板電極距離纖維收集鼓為15-30厘米，溶液流速0. 8-1. 2mL/h，外加電壓 20-30千伏，收集桶轉(zhuǎn)速1000-3000轉(zhuǎn)，最后，將得到的纖維膜在真空狀態(tài)下室溫干燥1_5 天，去除殘留溶劑，并以4度保存。
所述多壁碳納米管所對應(yīng)的有機(jī)溶劑選自丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)或二甲基亞砜(DMSO)與丙酮的混合液。
所述有機(jī)高分子所對應(yīng)的有機(jī)溶劑為聚氨基甲酸酯(PU)溶于丙酮或二氯甲烷， 聚醋酸乙烯酯(PVAc)溶于丙酮與二甲基甲酰胺(DMF)的混合液，聚環(huán)氧乙烷(PEO)溶于二甲基亞砜(DMSO)或二氯甲烷與丙酮的混合液，聚乙烯醇(PVA)溶于二氯甲烷或二甲基亞砜 (DMS0)，聚乳酸(PLA)溶于二氯甲烷，以及聚己內(nèi)酯(PCL)溶于丙酮或二甲基亞砜(DMSO) 或二氯甲烷與丙酮的混合液。
所述表面活性劑選自聚醚F127、十二烷基硫酸鈉(SDS)、烷基苯磺酸鹽、α -烯烴磺酸鹽、聚山梨酯(吐溫)，其中的一種或幾種的混合物。
本發(fā)明一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料的制備方法，利用靜電紡絲的技術(shù)制備包含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料，提高了電紡纖維的電性能，從而控制細(xì)胞附著力和細(xì)胞分化，工藝簡單、易于操作且成本低，可應(yīng)用于在骨組織工程中。
具體實施例方式
為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料的制備方法，其步驟如下
(1)配制靜電紡絲溶液將多壁碳納米管分散在N，N- 二甲基甲酰胺中(DMF)中， 超聲2小時，室溫攪拌過夜，同時加入聚醚F127和十二烷基硫酸鈉(SDQ以改善懸浮液中多壁碳納米管的分散性(10%，相對于碳納米管的質(zhì)量)，PLA室溫溶解于二氯甲烷中，濃度為10 % W/V，然后將分散好的碳納米管逐滴加入PLA溶液來獲得濃度為5 %的多壁碳納米管 PLA懸濁液，最后，將溶液超聲一小時，并攪拌M小時后備用。
(2)制備包含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料PLA與多壁碳納米管懸浮液通過5毫升注射器和聚乙烯導(dǎo)管連接到圓形的金屬毛細(xì)管上，毛細(xì)管的圓形孔口內(nèi)徑為0. 7毫米， 平板電極距離纖維收集鼓為20厘米，溶液流速1. OmL/h。外加電壓25千伏，收集桶轉(zhuǎn)速 2000轉(zhuǎn)，最后，將得到的纖維膜在真空狀態(tài)下室溫干燥3天，去除殘留溶劑，并以4度保存。
權(quán)利要求
1.一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料，其特征在于復(fù)合纖維材料由多壁碳納米管與有機(jī)高分子組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料，其特征在于有機(jī)高分子均分子量為5 30萬，選自聚氨基甲酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醇、聚乳酸以及聚己內(nèi)酯。
3.一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料的制備方法，其特征在于其步驟如下(1)配制靜電紡絲溶液將多壁碳納米管分散在有機(jī)溶劑中，超聲2小時，室溫攪拌過夜；同時加入表面活性劑以改善懸浮液中多壁碳納米管的分散性；有機(jī)高分子室溫溶解于有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑與水的混合溶液中，濃度為5-20% W/V，然后將分散好的碳納米管逐滴加入高分子溶液來獲得濃度為1-10%的多壁碳納米管高分子懸濁液；最后，將溶液超聲一小時，并攪拌M小時后備用。(2)制備包含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料高分子與多壁碳納米管懸浮液通過5毫升注射器和聚乙烯導(dǎo)管連接到圓形的金屬毛細(xì)管上，毛細(xì)管的圓形孔口內(nèi)徑為0. 5-1. 5毫米，平板電極距離纖維收集鼓為15-30厘米，溶液流速0. 8-1. 2mL/h，外加電壓20-30千伏， 收集桶轉(zhuǎn)速1000-3000轉(zhuǎn)，最后，將得到的纖維膜在真空狀態(tài)下室溫干燥1-5天，去除殘留溶劑，并以4度保存。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料的制備方法，其特征在于多壁碳納米管所對應(yīng)的有機(jī)溶劑選自丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或二甲基亞砜與丙酮的混合液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料的制備方法，其特征在于所述有機(jī)高分子所對應(yīng)的有機(jī)溶劑為聚氨基甲酸酯溶于丙酮或二氯甲烷，聚醋酸乙烯酯溶于丙酮與二甲基甲酰胺的混合液，聚環(huán)氧乙烷溶于二甲基亞砜或二氯甲烷與丙酮的混合液，聚乙烯醇溶于二氯甲烷或二甲基亞砜，聚乳酸溶于二氯甲烷，以及聚己內(nèi)酯溶于丙酮或二甲基亞砜或二氯甲烷與丙酮的混合液。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料的制備方法，其特征在于表面活性劑選自聚醚F127、十二烷基硫酸鈉、烷基苯磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、聚山梨酯(吐溫)，其中的一種或幾種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料及制備方法，其特征在于復(fù)合纖維材料由多壁碳納米管與有機(jī)高分子組成；制備方法為多壁碳納米管分散在有機(jī)溶劑中，經(jīng)過攪拌分散，加入高分子溶液制成多壁碳納米管高分子懸濁液，高分子與多壁碳納米管懸浮液通過注射器和聚乙烯導(dǎo)管連接到金屬毛細(xì)管中制備包含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料；本發(fā)明含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料的制備方法，利用靜電紡絲的技術(shù)制備包含多壁碳納米管的復(fù)合纖維材料，提高了電紡纖維的電性能，從而控制細(xì)胞附著力和細(xì)胞分化，工藝簡單、易于操作且成本低，可應(yīng)用于在骨組織工程中。
文檔編號D01F6/94GK102534835SQ20111034489
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者許杉杉, 韓志超 申請人:無錫中科光遠(yuǎn)生物材料有限公司