CN104761737B - 一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法 - Google Patents
一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104761737B CN104761737B CN201510179337.8A CN201510179337A CN104761737B CN 104761737 B CN104761737 B CN 104761737B CN 201510179337 A CN201510179337 A CN 201510179337A CN 104761737 B CN104761737 B CN 104761737B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- collagen
- fiber membrane
- composite fiber
- graphene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
本发明提供一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)制备氧化石墨烯或其衍生物的水溶液A；2)制备胶原蛋白溶液B；3)将溶液A加入到溶液B中，搅拌，得到溶液C；4)将溶液C静置脱泡，并转移至注射器中，通过静电纺丝仪器成膜；5)将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜放入交联剂和丙酮溶液的混合溶液E中进行交联处理，交联时间为24h；6)将交联过的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜，在去离子水中漂洗，并自然干燥，干燥后储存在干燥器中。本发明充分利用了氧化石墨烯比表面积大和优异力学特性，提高和改善胶原蛋白纳米纤维膜的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法。
背景技术
胶原蛋白是人体重要的蛋白质，其来源广泛，具有低抗原性及良好的生物相容性。胶原蛋白是细胞外基质的主要组成成分，因此，可以较好的模仿细胞外基质，在生物医用组织工程支架材料、新型高效载药***等领域具有广泛的应用前景。
目前，基于胶原蛋白的组织工程支架材料主要的制备方法包括冷冻干燥法、溶剂浇铸法、静电纺丝法。静电纺丝是一个通过电场控制聚合物溶液，使其克服表面张力拉伸并沉积在接收板上的过程，其特点是高效、快速、经济。用静电纺丝法制备的胶原蛋白纳米纤维直径通常在数十纳米至数微米之间，具有较大的比表面积和孔隙率，有利于各种组织细胞的黏附及生长。因此在组织工程支架材料的制备中具有巨大的优势。
然而，胶原蛋白制备的支架材料力学性能及降解性能较差，往往难以支撑细胞及组织培养；特别是在骨组织工程中，支架材料的快速降解不利于骨组织的修复和生长。因此，在保持胶原蛋白基支架材料良好生物相容性和吸水性的同时，提高支架材料的力学性能并控制其降解速度，是胶原蛋白基生物支架材料应用所面临的巨大挑战。
氧化石墨烯是一种由sp2杂化碳组成的具有原子层厚度的二维纳米材料，具有良好的力学性能和电学性能。氧化石墨烯表面和边缘上连接有很多含氧官能团，如羟基、环氧基等，在载药、肿瘤靶向治疗、生物成像等方面具有广阔的应用前景，而且有研究表明氧化石墨烯具有良好的抗菌活性，能显著促进各种干细胞的生长、分化和增值，在组织工程领域具有重要的应用。氧化石墨烯常用于与高分子复合，以提高分子材料的力学性能。相比于用碳纳米管增强的复合材料，氧化石墨烯更加纯净，不含金属催化剂等对细胞有毒性的残留物。但是，直接将胶原蛋白与氧化石墨烯水溶液共混，会导致氧化石墨烯纳米粒子的团聚，从而无法得到均匀的纺丝溶液。因此，简单可控的制备均匀且具有优良力学性能的胶原蛋白基的纳米纤维具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单，制备具有良好生物相容性、力学性能和降解性能的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的方案为：
一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法，它包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯或其衍生物置于去离子水中超声，使之均匀分散，得到氧化石墨烯或其衍生物的水溶液A；
2)将胶原蛋白加入六氟异丙醇中，搅拌使之溶解，得到溶液B；
3)将溶液A加入到溶液B中，搅拌，得到溶液C，所述溶液C中溶液A与溶液B的体积比为1：1，胶原蛋白的浓度为8-16wt/v％，氧化石墨烯或其衍生物占胶原蛋白的质量分数为0.03％-1.25％；
4)将溶液C静置脱泡，并转移至注射器中，通过静电纺丝仪器成膜，纺丝温度为20-25℃，相对湿度为50-60％，纺丝电压为10-20KV，推注速度为0.02-2mm/min，接收距离为10-20cm，纺丝使用针头为18号；
5)将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜放入交联剂和丙酮溶液的混合溶液E中进行交联处理，交联时间为24h；
6)将交联过的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜，在去离子水中漂洗，并自然干燥，干燥后储存在干燥器中。
上述方案中，所述衍生物为羧基化修饰的氧化石墨烯。
上述方案中，所述步骤5)中溶液E的配制方法如下：将1mL去离子水加入到9mL丙酮中，得到90％的丙酮水溶液；将0.4mM N-羟基琥珀酰亚胺和1mM碳化二亚胺盐酸盐加入至上述90％的丙酮水溶液中。
上述方案中，所述步骤1)中氧化石墨烯或其衍生物的浓度为0.1-2mg/mL。
本发明的有益效果是：在简单的反应体系中，利用静电纺丝法制备具有良好生物相容性、力学性能的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜，充分利用了氧化石墨烯比表面积大和优异力学特性，提高和改善胶原蛋白纳米纤维膜的力学性能。
附图说明
图1为实施例1得到的产物的扫描电镜图。
图2为实施例2得到的产物的扫描电镜图
图3为实施例3得到的产物的扫描电镜图。
图4为实施例1得到的红外光谱图。图5为实施例2得到的红外光谱图。
图6为实施例3得到的红外光谱图。
图7为羧基化改性氧化石墨烯的红外光谱图。
图8为添加羧基化改性氧化石墨烯制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的弹性模量和硬度测试结果。添加0.3％的氧化石墨烯衍生物时，胶原蛋白纳米纤维薄膜的弹性模量增加了142.5％，硬度增加了47.1％。
具体实施方式
以下结合实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
称取28.8mg氧化石墨烯衍生物，将其置于30mL去离子水中超声分散，得到均匀的氧化石墨烯衍生物水溶液A；称取0.16g胶原蛋白溶解在0.5mL六氟异丙醇中，得到均匀的溶液B。将溶液A取0.5mL加入到溶液B中，搅拌15min，得到溶液C，溶液C中氧化石墨烯衍生物占胶原蛋白质量分数为0.3％。将溶液C静置15min脱泡后，转移至2mL注射器中，通过静电纺丝仪器成膜，纺丝温度为20-25℃，相对湿度为50-58％，纺丝电压为12KV，推注速度为0.08mm/min，接收距离为15cm，纺丝使用钝针头为18号；将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯衍生物纳米纤维复合膜在室温，30-45％的湿度放置24h；将0.4mM N-羟基琥珀酰亚胺和1mM碳化二亚胺盐酸盐加入至10mL体积分数为90％的丙酮水溶液中，搅拌均匀得到溶液E，将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜放在10mL溶液E中进行交联处理，交联时间为24h；将交联过的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜，在去离子水中漂洗3遍，并自然干燥，干燥时间为24h，温度20-25℃。
图1是得到的胶原蛋白/氧化石墨烯米纤维复合膜的扫描电镜图谱，图4是得到的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的红外图谱。图1可以证明得到的是分布均匀直径在纳米级的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜。图4可以证明加入氧化石墨烯衍生物后胶原蛋白结构没有发生改变。
实施例2
称取19.2mg氧化石墨衍生物，将其置于30mL去离子水中超声分散，得到均匀的氧化石墨烯衍生物的水溶液A；称取0.16g胶原蛋白溶解在0.5mL六氟异丙醇中，得到均匀的溶液B。将溶液A取0.5mL加入到溶液B中，搅拌15min，得到溶液C，溶液C中氧化石墨烯占胶原蛋白质量分数为0.2％。将溶液C静置15min脱泡后，转移至2mL注射器中，通过静电纺丝仪器成膜，纺丝温度为20-25℃，相对湿度为50-58％，纺丝电压为12KV，推注速度为0.08mm/min，接收距离为15cm，纺丝使用钝针头为18号；将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜在室温，30-45％的湿度放置24h；将0.4mM N-羟基琥珀酰亚胺和1mM碳化二亚胺盐酸盐加入至10mL体积分数为90％的丙酮水溶液中，搅拌均匀得到溶液E，将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜放在10mL溶液E中进行交联处理，交联时间为24h；将交联过的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜，在去离子水中漂洗3遍，并自然干燥，干燥时间为24h，温度20-25℃。
图2是得到的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的扫描电镜图谱，图5是得到的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的红外图谱。图2可以证明得到的是分布均匀直径在纳米级的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜。图5可以证明加入氧化石墨烯衍生物后胶原蛋白结构没有发生改变。
实施例3
称取12.8mg氧化石墨衍生物，将其置于40mL去离子水中超声分散，得到均匀的氧化石墨烯衍生物的水溶液A；称取0.16g胶原蛋白溶解在0.5mL六氟异丙醇中，得到均匀的溶液B。将溶液A取0.5mL加入到溶液B中，搅拌15min，得到溶液C，溶液C中氧化石墨烯占胶原蛋白质量分数为0.1％。将将溶液C静置15min脱泡后，转移至2mL注射器中，通过静电纺丝仪器成膜，纺丝温度为20-25℃，相对湿度为50-58％，纺丝电压为12KV，推注速度为0.08mm/min，接收距离为15cm，纺丝使用钝针头为18号；将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜在室温，30-45％的湿度放置24h；将0.4mM N-羟基琥珀酰亚胺和1mM碳化二亚胺盐酸盐加入至10mL体积分数为90％的丙酮水溶液中，搅拌均匀得到溶液E，将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜放在10mL溶液E中进行交联处理，交联时间为24h；将交联过的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜，在去离子水中漂洗3遍，并自然干燥，干燥时间为24h，温度20-25℃。
图3是得到的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的扫描电镜图谱，图6是得到的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的红外图谱。图3可以证明得到的是分布均匀直径在纳米级的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜。图6可以证明加入氧化石墨烯衍生物后胶原蛋白结构没有发生改变。
Claims (4)
1.一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯或其衍生物置于去离子水中超声，使之均匀分散，得到氧化石墨烯或其衍生物的水溶液A；
2)将胶原蛋白加入六氟异丙醇中，搅拌使之溶解，得到溶液B；
3)将溶液A加入到溶液B中，搅拌，得到溶液C，所述溶液C中溶液A与溶液B的体积比为1：1，胶原蛋白的浓度为8-16wt/v％，氧化石墨烯或其衍生物占胶原蛋白的质量分数为0.03％-1.25％；
4)将溶液C静置脱泡，并转移至注射器中，通过静电纺丝仪器成膜，纺丝温度为20-25℃，相对湿度为50-60％，纺丝电压为10-20KV，推注速度为0.02-2mm/min，接收距离为10-20cm，纺丝使用针头为18号；
5)将制备的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜放入交联剂和丙酮溶液的混合溶液E中进行交联处理，交联时间为24h；
6)将交联过的胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜，在去离子水中漂洗，并自然干燥，干燥后储存在干燥器中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衍生物为羧基化修饰的氧化石墨烯。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中溶液E的配制方法如下：将1mL去离子水加入到9mL丙酮中，得到90％的丙酮水溶液；将0.4mM N-羟基琥珀酰亚胺和1mM碳化二亚胺盐酸盐加入至上述90％的丙酮水溶液中。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中氧化石墨烯或其衍生物的浓度为0.1-2mg/mL。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510179337.8A CN104761737B (zh) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | 一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510179337.8A CN104761737B (zh) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | 一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104761737A CN104761737A (zh) | 2015-07-08 |
| CN104761737B true CN104761737B (zh) | 2017-06-13 |
Family
ID=53643857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510179337.8A Expired - Fee Related CN104761737B (zh) | 2015-04-15 | 2015-04-15 | 一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104761737B (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107432952B (zh) * | 2016-05-25 | 2020-04-03 | 上海大学 | 三维石墨烯-胶原复合支架及其制备方法和应用 |
| CN106362191A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-02-01 | 金陵科技学院 | 一种具有载药功能的医用敷料及其制备方法 |
| TWI790216B (zh) * | 2016-12-09 | 2023-01-21 | 斯里蘭卡商約翰 基爾控股有限公司 | 用於超級電容器的電紡膠原蛋白 - 石墨烯 - 聚合物複合奈米纖維 |
| CN108324988A (zh) * | 2017-01-19 | 2018-07-27 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 碳/鱼源胶原膜复合材料及其制备方法 |
| CN106693050B (zh) * | 2017-02-28 | 2019-09-13 | 四川大学 | 一种基于胶原及胶原纤维的复合支架材料的制备方法 |
| CN106860916B (zh) * | 2017-04-06 | 2020-06-12 | 福州大学 | 一种GO/nHA/胶原复合骨修复材料及其制备方法 |
| CN108309956A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-07-24 | 重庆医科大学附属永川医院 | 一种用于局部麻醉的纤维膜及其制备方法 |
| CN110158239A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-08-23 | 山东佳星环保科技有限公司 | 一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法 |
| CN108498862A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-09-07 | 常州大学 | 一种氧化石墨烯改性角膜修复材料及其制备方法 |
| CN110950333B (zh) * | 2019-12-16 | 2021-09-14 | 天新福（北京）医疗器材股份有限公司 | 一种制备氧化石墨烯材料的方法 |
| CN111560173B (zh) * | 2020-06-02 | 2022-03-18 | 杭州电子科技大学 | 一种花状石墨烯/丝素蛋白纳米簇及其制备方法 |
| CN115012119A (zh) * | 2021-03-04 | 2022-09-06 | 北京化工大学 | 以革屑为原料制备胶原基纳米纤维膜的方法 |
| CN116832208B (zh) * | 2023-06-13 | 2024-05-10 | 上海市第六人民医院 | 一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103173882A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-06-26 | 大连海事大学 | 制备石墨烯/蚕丝复合纤维的方法 |
| CN103405809A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-11-27 | 东华大学 | 一种利用电沉积技术制备微载体/聚合物复合支架的方法 |
| CN104107681A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-10-22 | 同济大学 | 三维石墨烯-蛋白质复合气凝胶的制备方法 |
-
2015
- 2015-04-15 CN CN201510179337.8A patent/CN104761737B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103173882A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-06-26 | 大连海事大学 | 制备石墨烯/蚕丝复合纤维的方法 |
| CN103405809A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-11-27 | 东华大学 | 一种利用电沉积技术制备微载体/聚合物复合支架的方法 |
| CN104107681A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-10-22 | 同济大学 | 三维石墨烯-蛋白质复合气凝胶的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 含石墨烯纳米纤维在神经组织工程中的应用研究;董文;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20140615(第6期);第20-23页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104761737A (zh) | 2015-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104761737B (zh) | 一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法 | |
| Sirivisoot et al. | Protocol and cell responses in three-dimensional conductive collagen gel scaffolds with conductive polymer nanofibres for tissue regeneration | |
| Latifi et al. | A tissue-mimetic nano-fibrillar hybrid injectable hydrogel for potential soft tissue engineering applications | |
| Fathi et al. | Fabrication of chitosan-polyvinyl alcohol and silk electrospun fiber seeded with differentiated keratinocyte for skin tissue regeneration in animal wound model | |
| Wu et al. | Cell adhesion and proliferation enhancement by gelatin nanofiber scaffolds | |
| Meng et al. | Electrospinning of PLGA/gelatin randomly-oriented and aligned nanofibers as potential scaffold in tissue engineering | |
| Zhou et al. | Preparation of polypyrrole-embedded electrospun poly (lactic acid) nanofibrous scaffolds for nerve tissue engineering | |
| Gümüşderelioğlu et al. | A novel dermal substitute based on biofunctionalized electrospun PCL nanofibrous matrix | |
| Pezeshki‐Modaress et al. | Gelatin/chondroitin sulfate nanofibrous scaffolds for stimulation of wound healing: In‐vitro and in‐vivo study | |
| Abedi et al. | Concurrent application of conductive biopolymeric chitosan/polyvinyl alcohol/MWCNTs nanofibers, intracellular signaling manipulating molecules and electrical stimulation for more effective cardiac tissue engineering | |
| Chen et al. | Promotion of skin regeneration through co-axial electrospun fibers loaded with basic fibroblast growth factor | |
| Nseir et al. | Biodegradable scaffold fabricated of electrospun albumin fibers: mechanical and biological characterization | |
| Poongodi et al. | Bio-scaffolds as cell or exosome carriers for nerve injury repair | |
| Zhou et al. | Electrospun scaffolds of silk fibroin and poly (lactide-co-glycolide) for endothelial cell growth | |
| Zha et al. | Electrospun natural polymer and its composite nanofibrous scaffolds for nerve tissue engineering | |
| Aydogdu et al. | Cellular interactions with bacterial cellulose: Polycaprolactone nanofibrous scaffolds produced by a portable electrohydrodynamic gun for point‐of‐need wound dressing | |
| Liu et al. | Challenges and opportunities of silk protein hydrogels in biomedical applications | |
| Ghorbani et al. | Differentiation of mesenchymal stem cells into neuron-like cells using composite 3D scaffold combined with valproic acid induction | |
| Mirhaj et al. | Platelet rich fibrin containing nanofibrous dressing for wound healing application: Fabrication, characterization and biological evaluations | |
| CN109381732A (zh) | 负载生长因子小分子抑制剂的静电纺丝敷料、其制备方法及应用 | |
| Aydogdu et al. | Production of the biomimetic small diameter blood vessels for cardiovascular tissue engineering | |
| CN112494463B (zh) | 一种小檗碱/矿化胶原复合膜及其制备方法和应用 | |
| Dobrovolskaya et al. | Structure and properties of porous films based on aliphatic copolyamide developed for cellular technologies | |
| Azizi et al. | Cardiac cell differentiation of muscle satellite cells on aligned composite electrospun polyurethane with reduced graphene oxide | |
| Yang et al. | Minimally invasive bioprinting for in situ liver regeneration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170613 Termination date: 20190415 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |