氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜及其制備方法，其特征在于該復合膜由氧化石墨烯和絲素蛋白組成；其中氧化石墨烯與絲素蛋白的質量比為1-50:100；復合膜采用層層組裝、抽濾或澆鑄的方法制備得到。石墨烯具有優異的理化性能和生物性能，但本身具有一定的細胞毒性，通過與蛋白質復合該毒性可大大降低，生物相容性提高，使其更安全地應用于生物領域。SF作為天然高分子蛋白，具有特殊的結構性能和優異的生物性能，本發明專利技術將SF與GO復合，采用層層組裝、抽濾和澆鑄的方法制備得到GO/SF復合材料，實現了GO和SF的良好分散，SF降低了GO的生物毒性，材料表面可有效沉積羥基磷灰石，具有良好的體外生物活性，有望成為新型骨修復、骨替代材料。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物醫學材料
，尤其涉及一種具有體外活性的。
技術介紹
人體骨組織小面積的缺損可以通過自修復能力得到再生，但該自修復功能受到年齡、疾病及其它因素的影響，因此骨修復、骨替代材料從上世紀60年代開始受到人們的廣泛關注。從生物惰性材料、生物反應性材料到組織促進再生性材料三個階段，人們提出了激活修復組織細胞的基因表達，提高細胞的增殖和分化，主動激發組織器官再生，實現組織再生修復的概念。人體對骨缺損修復材料有著嚴格的要求必須有良好的生物相容性，不引起免疫排斥反應，對受體無毒性，與缺損區有相似的外形與組分，并有良好的骨誘導性和傳導性。羥基磷灰石是骨組織中的主要無機成分，具有良好的生物相容性、生物活性及骨傳導 性。因此，能引起羥基磷灰石沉積的生物活性材料，有望用于骨組織修復和替代。近年來，人們提出仿生的概念，通過對天然骨本身的成分結構特性及礦化過程模仿，特別是隨著組織工程和再生醫學以及干細胞研究的不斷深入，仿生學成為人工骨修復材料研究的一個重要發展趨勢。這類高度模仿天然骨成分結構與功能的新型仿生材仿料包括模仿天然骨礦的納米鈣磷陶瓷材料以及仿生型復合材料等。碳元素是地球上一切生命體構成的基本元素之一，是生命的骨架。石墨烯是單原子厚度的二維碳原子晶體，是至今為止人們發現的最薄的高強度納米材料，具有超大的比表面積以及優異的電學、力學、光學和熱學性質，使其在電子信息、能源、復合材料及生物醫藥等領域都具有重大的應用前景。同時，石墨烯衍生物在生物傳感、微生物探測和藥物載體等方面的應用使其成為納米生物醫學領域研究的熱點。氧化石墨烯(GO)是由石墨氧化后超聲剝離得到，其片層表面和邊緣接入了大量環氧基、羥基、羰基與羧基等含氧活性基團，因此氧化石墨烯具有很好的生物相容性和水溶液穩定性。氧化石墨烯基復合材料的彈性模數、拉伸強度、電導率和熱穩定性等方面都具有優異的性能。但石墨烯與GO有一定的生物毒性，與單細胞作用能對細胞膜造成損傷。蛋白質作為優質的生物材料，能緊密吸附于GO表面，另外GO表面的缺陷也能成為蛋白質的吸附點，GO的生物毒性在蛋白質吸附后大大降低。Hu 等人(Hu ff. , et al. Protein Corona-Mediated Mitigation on Cytotoxicity ofGraphene Oxide. 2011)將GO用10%的胎牛血清包覆后，在大多數介質細胞中可安全使用，GO細胞毒性大大降低。絲素蛋白(SF)是天然高分子纖維蛋白，具有良好的生物相容性并可生物降解。其取向良好的β -折疊結構賦予其優異的機械性能，包括良好的柔韌性、抗張強度和吸濕透濕性等，但經過脫絲膠溶解后得到的再生SF膜水溶性大，強度低，經乙醇浸泡處理，無規線團結構可以轉變為折疊，可提高SF的結晶度，減少絲素膜的溶失率。SF膜材料已經廣泛用于誘導骨再生、生物支架、生物傳感器和藥物控釋等領域，適合細胞貼附、增殖、生長，在體內有良好的相容性，可以作為細胞生長的候選組織工程支架，用于修復神經損傷。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了改進現有技術的不足而提供了一種氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜；本專利技術的另一目的還提供了上述氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜的制備方法，將有良好生物性能的絲素蛋白和理化性能優異的氧化石墨烯通過層層組裝、抽濾和澆鑄方法制備得到復合膜。氧化石墨充分剝離得到納米級氧化石墨烯，與絲素蛋白在材料中能均勻分散，通過浸泡模擬體液實驗驗證了材料表面能有效沉積磷灰石，說明復合膜具有良好的體外生物活性。本專利技術的技術方案為氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜，其特征在于由氧化石墨烯(GO)和絲素蛋白(SF)組成的復合膜；其中氧化石墨烯(GO)與絲素蛋白(SF)的質量比為1-50:100 ;復合膜采用層層組裝、抽濾或澆鑄的方法制備得到。本專利技術還提供了上述氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜的制備方法，其具體步驟如下方法一將玻片在piranha溶液中浸泡引入羥基活化，以活化玻片做基底，交替浸潰沉積氧化石墨烯(GO)溶液和絲素蛋白(SF)溶液，形成氧化石墨烯(GO)與絲素蛋白(SF)復合膜，控制復合膜中氧化石墨烯與絲素蛋白的質量比為1-50:100 ;每次浸泡SF后，浸入乙醇中使絲素蛋白結晶后再浸泡氧化石墨烯，如此交替循環，獲得層層組裝氧化石墨烯與絲素蛋白復合膜；方法二 將氧化石墨烯(GO)溶液和絲素蛋白(SF)溶液按氧化石墨烯(GO)與絲素蛋白(SF)的質量比為1-50 :100混合，得到混合溶液，采用抽濾的方法，在漏斗中倒入混合溶液，通過濾膜，制得氧化石墨烯與絲素蛋白復合膜；方法三將氧化石墨烯(GO)溶液和絲素蛋白(SF)溶液按氧化石墨烯(GO)與絲素蛋白(SF)的質量比為1-50 :100混合，得到混合溶液，采用澆鑄的方法，將混合溶液倒入模具中，常溫干燥，得到氧化石墨烯與絲素蛋白復合膜。優選方法一中玻片在絲素蛋白(SF)溶液和氧化石墨烯(GO)溶液中每次浸泡時間均為10-20min ;每次浸泡SF后,在乙醇中每次浸泡時間為5_10min ;方法一、二、三中所采用的氧化石墨烯(GO)溶液的濃度均為l-10mg/ml，絲素蛋白(SF)溶液濃度均為5_100mg/ml ο優選方法三中模具為聚苯乙烯或聚四氟乙烯模具。將三種方法制備的不同形式的G0/SF復合膜浸泡模擬體液(SBF溶液)，按照GO/SF復合膜表面積(cm2)和SBF溶液體積(ml)比為O. 1-0. 3cm^的比例浸泡，置于37°C的恒溫水浴搖床內，振動頻率為60-80rpm，整個浸泡過程中，每隔12小時更換一次SBF溶液，一周后將復合膜取出，用去離子水洗凈，室溫干燥后表征。有益效果與現在有復合材料相比，本專利技術制備的復合膜采用了優異機械性能的GO與良好生物性能的SF，使復合材料在具有一定機械強度的同時保證了其良好生物活性能。層層組裝、抽濾和澆鑄的方法實現了有機-無機相在材料中的良好分散，SBF浸泡實驗表明材料具有良好的體外生物活性。附圖說明圖I為所制備的氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜的照片；其中(a)為實施例一層層組裝復合膜的照片，(b)為實施例四層層抽濾復合膜的照片，(c)為實施例七澆鑄制備復合膜的照片；圖2為實施例一 G0/SF層層組裝復合膜斷面SEM照片；圖3為實施例一 G0/SF層層組裝復合膜浸泡SBF前(a)、后(b)表面的SEM照片；圖4為實施例一浸泡SBF前(a)、后(b)層層組裝G0/SF復合膜XRD譜圖。具體實施例方式以下利用實施例進一步詳細說明本專利技術，但不能認為限制專利技術的范圍。 實施例一將玻片在piranha溶液中浸泡使表面羥基化。配制濃度為100mg/ml的SF溶液和lmg/ml的GO溶液，活化玻片在GO溶液中浸泡lOmin，取出后用蒸餾水沖凈，室溫干燥后在SF溶液中浸泡IOmin,取出后用蒸懼水沖凈,室溫干燥后在乙醇中浸泡5min,取出后用蒸懼水沖凈，室溫干燥。以上步驟為一次沉積過程，重復以上步驟，制備了 50層的復合膜材料，GO與SF質量比為I :100。照片圖1(a)可以看出層層組裝復合膜顏色均勻，斷面結構SEM照片圖2可以看到材料截面具有比較均勻的珍珠層結構。實施例二將玻片在piranha溶液中浸泡使表面羥基化。配制濃度為5mg/ml的GO溶液和20mg/ml的S本文檔來自技高網...

【技術保護點】
氧化石墨烯和絲素蛋白復合膜，其特征在于由氧化石墨烯和絲素蛋白組成的復合膜；其中氧化石墨烯與絲素蛋白的質量比為1?50:100；復合膜采用層層組裝、抽濾或澆鑄的方法制備得到。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李延報，江蕓，馬維新，陸春華，許仲梓，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：