碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法，屬于醫(yī)療【技術領域】，該制備方法的具體步驟是：采用在碳納米管表面修飾不同的官能團，使碳納米管表面攜帶不同的電荷和功能團分子，以提高碳納米管的分散性和生物兼容性；采用超聲分散的方法，首先將經功能性修飾的碳納米管與酸溶性幾丁糖溶液充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻。該碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法是應用功能性修飾的碳納米管作為增強成分改善幾丁糖/膠原復合材料神經導管的理化和生物性能，用以功能性修飾的碳納米管增強型復合材料神經導管修復周圍神經缺損的療效。
【專利說明】碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療【技術領域】，具體地說是一種碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法。
【背景技術】
[0002]一般的，應用自體或異體神經移植修復周圍神經缺損存在供源稀缺、免疫排斥等難以解決的難題。因此，制備周圍神經的替代品成為近年來周圍神經外科領域的研究熱點。
[0003]近年來，納米技術在組織重建領域的應用已十分活躍。納米材料應用于骨修復的相關研究很多，但應用于周圍神經系統(tǒng)的報道較少。有報道指出碳納米管不僅可以減少瘢痕組織的產生,而且可刺激中樞神經系統(tǒng)的神經元多生出60%的神經突。周圍神經系統(tǒng)與中樞神經系統(tǒng)具有同源性且較后者具備更為活躍的再生能力，碳納米管對于周圍神經細胞的分化從理論上來講可能會發(fā)揮更好的促生長作用。但目前碳納米管在周圍神經修復中的應用無論是體內還是體外研究均未見報道。
[0004]近年來，納米技術在組織重建領域的應用研究十分活躍。碳納米管是目前納米技術研究的亮點，特別是在生物醫(yī)學領域的應用已經引起了世界范圍內的廣泛關注。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的技術任務是解決現有技術的不足，提供一種碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法。
[0006]幾丁糖是一種天然的多聚糖纖維素，在醫(yī)用材料如人工皮膚、可吸收縫線制造中已被廣泛應用。膠原蛋白是動物體內含量最多，分布最為廣泛的蛋白質。膠原與活組織的相容性良好，并能促進細胞黏附、增殖，加快創(chuàng)面愈合。應用膠原蛋白制備的可降解縫合線和止血海綿等都取得了很好的效果。將膠原成分增加于復合導管中，還可增強導管的彈性，彌補幾丁糖成分脆性過大的不足。
[0007]本發(fā)明的技術方案是按以下方式實現的，該碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法是:膠原與2%酸溶性幾丁糖溶液的質量比為6:4?8:2，碳納米管占總溶液的質量比為1%?5%，碳納米管先進行功能性修飾，然后應用超聲分散的方法混入到膠原與幾丁糖溶液中即得。
[0008]碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法，該制備方法的具體步驟是: 步驟一:碳納米管的功能性修飾
采用在碳納米管表面修飾不同的官能團，使碳納米管表面攜帶不同的電荷和功能團分子，以提高碳納米管的分散性和生物兼容性；
步驟二:碳納米管的分散和復合材料組分的混合
主要是采用超聲分散的方法，首先將經功能性修飾的碳納米管與2%酸溶性幾丁糖溶液按一定比例充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后再與膠原按一定比例混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻，隨后并通過控制離心機轉速去除氣泡。利用模具桿的旋轉，控制旋轉速度，將混合液均勻的涂布在模具桿上，之后，經過模具承載器承載后，經紅外加熱成型器加熱成型，再經真空干燥器真空干燥，之后經脫模，脫模后經加熱干燥器加熱干燥后即得碳納米管增強型復合材料神經導管。
[0009]步驟一中所用的碳納米管為單壁或多壁碳納米管；
步驟一中碳納米管所修飾的官能團為羥基、羧基、酰氯基、氨基基團。
[0010]步驟一中碳納米管的功能性修飾的具體方法為:
(O將碳納米管與2.0M的氫氧化鈉超聲混合后回流12小時，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羥基的碳納米管；
(2)混酸采用硫酸:硝酸=3:1的比例，將碳納米管于801:混酸中回流301=11，用去離子水反復清洗，避免引入其他雜質，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羧基的碳納米管；
(3)向(2)中酸處理后的碳納米管中加入SOCl2和二甲基甲酰胺的混和液，然后在70°C下回流24h，得到表面酰氯化的碳納米管；
(4)將(3)中酰氯化的碳納米管與過量的乙二胺混合，在100°C分別反應24h，冷卻到室溫后，將過量的乙二胺用乙醇和四氫呋喃清洗數次除去，然后在室溫下真空干燥，得到氨基修飾的碳納米管；
步驟二:碳納米管的分散和復合材料組分的混合
使用量的控制范圍:膠原與2%酸溶性幾丁糖溶液的質量比為6:4-8: 2，碳納米管占總溶液的質量比為1%-5%，
主要是采用超聲分散的方法，首先將經功能性修飾的碳納米管與2%(w/w)的酸溶性幾丁糖溶液充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻，具體操作如下:
1)將一定量的經功能性修飾后的碳納米管置于燒杯中，用玻璃棒壓碎較大的團聚
體；
2)通過胃蛋白酶消化的方法從牛跟腱中提取膠原蛋白溶液，然后進行提純，制備成0.5% (w/w)的膠原溶液；
3)用量筒量取控制范圍內的一定量幾丁糖溶液，加入燒杯中，用玻璃棒攪拌均勻；
4)超聲分散Ih-2h，可得到分散良好的碳納米管分散體系，離心去除氣泡；
5)量取控制范圍內相應比例的0.5%(w/w)膠原溶液，加入燒杯中，然后超聲分散
0.5h-lh，可得到穩(wěn)定的均勻分散體系，即得碳納米管增強型復合材料神經導管。
[0011]6)利用模具桿的旋轉，將混合液均勻的涂布在模具桿上，涂布后的模具桿置于-20°C的凍融器中冷凍10小時-14小時，然后取出，置于室溫解凍10小時-14小時，再涂布、再冷凍、再解凍，反復5-7次涂布凍融，之后，經過模具承載器承載后，經紅外加熱成型器加熱成型，再經真空干燥器真空干燥，之后經脫模，脫模后經加熱干燥器加熱干燥后即得碳納米管增強型復合材料神經導管。
[0012]或:步驟二:碳納米管的分散和復合材料組分的混合
使用量的控制范圍:膠原與2%酸溶性幾丁糖溶液的質量比為6:4-8:2，碳納米管占總溶液的質量比為1%-5%，
主要是通過碳納米管幾丁糖膠原溶液混合裝置采用超聲分散的方法，首先將經功能性修飾的碳納米管與2%(w/w)的酸溶性幾丁糖溶液在立式超聲分散攪拌罐充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后與立式超聲分散攪拌罐中再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻，將模具桿替換立式超聲分散攪拌罐中的攪拌軸，將立式超聲分散攪拌罐橫置為臥式超聲分散攪拌罐，利用模具桿的旋轉，將混合液均勻的涂布在模具桿上，涂布后的模具桿置于_20°C的凍融器中冷凍10小時?14小時，然后取出，置于室溫解凍10小時?14小時，再涂布、再冷凍、再解凍，反復5?7次涂布凍融，之后，經過模具承載器承載后，經紅外加熱成型器加熱成型，再經真空干燥器真空干燥，之后經脫模，脫模后經加熱干燥器加熱干燥后即得碳納米管增強型復合材料神經導管。
[0013]步驟二中，膠原溶液是通過胃蛋白酶消化的方法從牛跟腱中提取膠原蛋白溶液，然后進行提純，制備成0.5% w/w的膠原溶液； 步驟二中，超聲分散時間為0.51h?2h，可得到分散良好的碳納米管分散體系；
步驟二中，去除氣泡采用離心法，控制轉速1000?20000轉/分。
[0014]本發(fā)明與現有技術相比所產生的有益效果是:
該碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法是應用功能性修飾的碳納米管作為增強成分改善幾丁糖/膠原復合材料神經導管的理化和生物性能，用以功能性修飾的碳納米管增強型復合材料神經導管修復周圍神經缺損的療效。通過碳納米管的摻入不僅提高了神經導管的強度和韌性等理化參數，改善了神經導管對修復神經的固定及復位功能，同時功能修飾的碳納米管對神經修復也起到了較好的促進作用。
[0015]應用碳納米管增強型復合材料神經導管可有效地重建副神經缺損大鼠斜方肌的運動功能。術后再生神經電生理與組織學指標檢測結果與自體神經移植的療效相當，部分指標結果(如潛伏期延遲率等)超過自體神經移植。
[0016]碳納米管增強型復合材料神經導管是橋接修復周圍神經的理想材料。
[0017]本發(fā)明的碳納米管增強型復合材料神經導管不僅制備方法簡單、結構設計合理，而且安全可靠、使用方便、易于儲存和維護，具有良好的推廣使用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]附圖1是本發(fā)明的碳納米管幾丁糖膠原溶液混合裝置上游工藝的超聲分散攪拌罐立式工作狀態(tài)結構示意圖；
附圖2是本發(fā)明的碳納米管幾丁糖膠原溶液混合裝置上游工藝的超聲分散攪拌罐臥式工作狀態(tài)結構示意圖；
附圖3是本發(fā)明的碳納米管幾丁糖膠原溶液混合裝置下游工藝的結構示意圖。
[0019]附圖中的標記分別表示:
1、電機，2、調速器，3、控制器，4、攪拌軸，5、超聲分散攪拌罐，6、軸封，7、模具桿，8、幾丁糖溶液進管，9、膠原劑進管，10、碳納米管進管，11、模具承載器，12、紅外加熱成型器，13、真空干燥器，14、脫模器，15、加熱干燥器，16、凍融器。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明的碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法作以下詳細說明。
[0021]本發(fā)明的碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法的主體思想是將碳納米管先進行功能性修飾，然后應用超聲分散的方法混入到膠原與幾丁糖溶液中即得。具體是采用在碳納米管表面修飾不同的官能團，使碳納米管表面攜帶不同的電荷和功能團分子，以提高碳納米管的分散性和生物兼容性；再采用超聲分散的方法，首先將經功能性修飾的碳納米管與酸溶性幾丁糖溶液充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻。
[0022]本發(fā)明的碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法，該制備方法的優(yōu)化步驟是:
實施例一:
步驟一:碳納米管的功能性修飾
采用以下方式在碳納米管表面修飾不同的官能團，使碳納米管表面攜帶不同的電荷和功能團分子，以提高碳納米管的分散性和生物兼容性，其具體方式如下:
(O將碳納米管與2.0M的氫氧化鈉超聲混合后回流12小時，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羥基的碳納米管；
(2)混酸采用硫酸:硝酸=3:1的比例，將碳納米管于801:混酸中回流30111，用去離子水反復清洗，避免引入其他雜質，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羧基的碳納米管；
(3)向(2)中酸處理后的碳納米管中加入SOCl2和二甲基甲酰胺的混和液，然后在70°C下回流24h，得到表面酰氯化的碳納米管；
(4)將(3)中酰氯化的碳納米管與過量的乙二胺混合，在100°C分別反應24h，冷卻到室溫后，將過量的乙二胺用乙醇和四氫呋喃清洗數次除去，然后在室溫下真空干燥，得到氨基修飾的碳納米管；
步驟二:碳納米管的分散和復合材料組分的混合
使用量的控制范圍:膠原與2%酸溶性幾丁糖溶液的質量比為6:4-8: 2，碳納米管占總溶液的質量比為1%-5%，
主要是采用超聲分散的方法，首先將經功能性修飾的碳納米管與2%(w/w)的酸溶性幾丁糖溶液充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻，具體操作如下:
1)將一定量的經功能性修飾后的碳納米管置于燒杯中，用玻璃棒壓碎較大的團聚
體；
2)通過胃蛋白酶消化的方法從牛跟腱中提取膠原蛋白溶液，然后進行提純，制備成0.5% w/w的膠原溶液；
3)量取控制范圍內的一定量幾丁糖溶液，加入燒杯中，用玻璃棒攪拌均勻； 4)超聲分散Ih-2h，可得到分散良好的碳納米管分散體系，離心去除氣泡；
5)量取控制范圍內相應比例的0.5%(w/w)膠原溶液，加入燒杯中，然后超聲分散0.5h-lh，可得到穩(wěn)定的均勻分散體系，即得碳納米管增強型復合材料神經導管；
6)利用模具桿的旋轉，將混合液均勻的涂布在模具桿上，涂布后的模具桿置于_20°C的凍融器中冷凍10小時-14小時，然后取出，置于室溫解凍10小時-14小時，再涂布、再冷凍、再解凍，反復5-7次涂布凍融，之后，經過模具承載器承載后，經紅外加熱成型器加熱成型，再經真空干燥器真空干燥，之后經脫模，脫模后經加熱干燥器加熱干燥后即得碳納米管增強型復合材料神經導管。
[0023] 實施例二:
步驟一:碳納米管的功能性修飾
采用以下方式在碳納米管表面修飾不同的官能團，使碳納米管表面攜帶不同的電荷和功能團分子，以提高碳納米管的分散性和生物兼容性，其具體方式如下:
(1)將碳納米管與2.0M的氫氧化鈉超聲混合后回流12小時，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羥基的碳納米管；
(2)混酸采用硫酸:硝酸=3:1的比例，將碳納米管于801:混酸中回流 ，用去離子水反復清洗，避免引入其他雜質，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羧基的碳納米管；
(3)向(2)中酸處理后的碳納米管中加入SOCl2和二甲基甲酰胺的混和液，然后在70°C下回流24h，得到表面酰氯化的碳納米管；
(4)將(3)中酰氯化的碳納米管與過量的乙二胺混合，在100°C分別反應24h，冷卻到室溫后，將過量的乙二胺用乙醇和四氫呋喃清洗數次除去，然后在室溫下真空干燥，得到氨基修飾的碳納米管；
步驟二:碳納米管的分散和復合材料組分的混合
使用量的控制范圍:膠原與2%酸溶性幾丁糖溶液的質量比為6:4-8:2，碳納米管占總溶液的質量比為1%-5%，
主要是通過碳納米管幾丁糖膠原溶液混合裝置采用超聲分散的方法， 首先將經功能性修飾的碳納米管與2%(w/w)的酸溶性幾丁糖溶液在立式超聲分散攪拌罐5充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后與立式超聲分散攪拌罐5中再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻，將模具桿7替換立式超聲分散攪拌罐中的攪拌軸，將立式超聲分散攪拌罐橫置為臥式超聲分散攪拌罐，利用模具桿7的旋轉，將混合液均勻的涂布聚集在模具桿7上，涂布后的模具桿置于-20°C的凍融器16中冷凍10小時-14小時，然后取出，置于室溫解凍10小時-14小時，再涂布、再冷凍、再解凍，反復5-7次涂布凍融，之后，涂布聚集后的模具桿經過模具承載器承載11后，經紅外加熱成型器12加熱成型，再經真空干燥器13真空干燥，之后經脫模器14脫模，脫模后經加熱干燥器15加熱干燥后即得碳納米管增強型復合材料神經導管。
【權利要求】
1.碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法，其特征在于該制備方法是:膠原與2%酸溶性幾丁糖溶液的質量比為6:4?8: 2，碳納米管占總溶液的質量比為1%?5%，碳納米管先進行功能性修飾，然后應用超聲分散的方法混入到膠原與幾丁糖溶液中即得碳納米管增強型復合材料。
2.碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法，其特征在于該制備方法的具體步驟是: 步驟一:碳納米管的功能性修飾 采用在碳納米管表面修飾不同的官能團，使碳納米管表面攜帶不同的電荷和功能團分子，以提高碳納米管的分散性和生物兼容性； 步驟二:碳納米管的分散和復合材料組分的混合 主要是采用超聲分散的方法，首先將經功能性修飾的碳納米管與酸溶性幾丁糖溶液充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻。
3.碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法，其特征在于該制備方法的具體步驟是: 步驟一:碳納米管的功能性修飾 采用以下方式在碳納米管表面修飾不同的官能團，使碳納米管表面攜帶不同的電荷和功能團分子，以提高碳納米管的分散性和生物兼容性，其具體方式如下: (1)將碳納米管與2.0M的氫氧化鈉超聲混合后回流12小時，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羥基的碳納米管； (2)混酸采用硫酸:硝酸=3:1的比例，將碳納米管于801:混酸中回流301-11，用去離子水反復清洗，避免引入其他雜質，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羧基的碳納米管； (3)向(2)中酸處理后的碳納米管中加入SOCl2和二甲基甲酰胺的混和液，然后在·70°C下回流24h，得到表面酰氯化的碳納米管； (4)將(3)中酰氯化的碳納米管與過量的乙二胺混合，在100°C分別反應24h，冷卻到室溫后，將過量的乙二胺用乙醇和四氫呋喃清洗數次除去，然后在室溫下真空干燥，得到氨基修飾的碳納米管； 步驟二:碳納米管的分散和復合材料組分的混合 使用量的控制范圍:膠原與2%酸溶性幾丁糖溶液的質量比為6:4?8:2，碳納米管占總溶液的質量比為1%?5%， 主要是采用超聲分散的方法，首先將經功能性修飾的碳納米管與2%(w/w)的酸溶性幾丁糖溶液充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻，具體操作如下: 1)將一定量的經功能性修飾后的碳納米管置于燒杯中，用玻璃棒壓碎較大的團聚體； 2)通過胃蛋白酶消化的方法從牛跟腱中提取膠原蛋白溶液，然后進行提純，制備成·0.5% w/w的膠原溶液； 3)量取控制范圍內的一定量幾丁糖溶液，加入燒杯中，用玻璃棒攪拌均勻；4)超聲分散Ih?2h，可得到分散良好的碳納米管分散體系，離心去除氣泡； 5)量取控制范圍內相應比例的0.5%(w/w)膠原溶液，加入燒杯中，然后超聲分散.0.5h?lh，可得到穩(wěn)定的均勻分散體系，即得碳納米管增強型復合材料神經導管； 6)利用模具桿的旋轉，將混合液均勻的涂布在模具桿上，涂布后的模具桿置于_20°C的凍融器中冷凍10小時?14小時，然后取出，置于室溫解凍10小時?14小時，再涂布、再冷凍、再解凍，反復5?7次涂布凍融，之后，經過模具承載器承載后，經紅外加熱成型器加熱成型，再經真空干燥器真空干燥，之后經脫模，脫模后經加熱干燥器加熱干燥后即得碳納米管增強型復合材料神經導管。
4.碳納米管增強型復合材料神經導管的制備方法，其特征在于該制備方法的具體步驟是: 步驟一:碳納米管的功能性修飾 采用以下方式在碳納米管表面修飾不同的官能團，使碳納米管表面攜帶不同的電荷和功能團分子，以提高碳納米管的分散性和生物兼容性，其具體方式如下: (O將碳納米管與2.0M的氫氧化鈉超聲混合后回流12小時，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羥基的碳納米管； (2)混酸采用硫酸:硝酸=3:1的比例，將碳納米管于801:混酸中回流30111，用去離子水反復清洗，避免引入其他雜質，然后對碳納米管進行離心、過濾、清洗和烘干，得到高純度的表面帶有羧基的碳納米管； (3)向(2)中酸處理后的碳納米管中加入SOCl2和二甲基甲酰胺的混和液，然后在70°C下回流24h，得到表面酰氯化的碳納米管； (4)將(3)中酰氯化的碳納米管與過量的乙二胺混合，在100°C分別反應24h，冷卻到室溫后，將過量的乙二胺用乙醇和四氫呋喃清洗數次除去，然后在室溫下真空干燥，得到氨基修飾的碳納米管； 步驟二:碳納米管的分散和復合材料組分的混合 使用量的控制范圍:膠原與2%酸溶性幾丁糖溶液的質量比為6:4?8:2，碳納米管占總溶液的質量比為1%?5%， 主要是通過碳納米管幾丁糖膠原溶液混合裝置采用超聲分散的方法， 首先將經功能性修飾的碳納米管與2% w/w的酸溶性幾丁糖溶液在立式超聲分散攪拌罐充分混合，使碳納米管均勻地分散于幾丁糖溶液中，待分散均勻后與立式超聲分散攪拌罐中再與膠原混合，繼續(xù)進行超聲分散，直至分散均勻，將模具桿替換立式超聲分散攪拌罐中的攪拌軸，將立式超聲分散攪拌罐橫置為臥式超聲分散攪拌罐，利用模具桿的旋轉，將混合液均勻的涂布在模具桿上，涂布后的模具桿置于_20°C的凍融器中冷凍10小時?14小時，然后取出，置于室溫解凍10小時?14小時，再涂布、再冷凍、再解凍，反復5?7次涂布凍融，之后，經過模具承載器承載后，經紅外加熱成型器加熱成型，再經真空干燥器真空干燥，之后經脫模，脫模后經加熱干燥器加熱干燥后即得碳納米管增強型復合材料神經導管。
【文檔編號】A61L27/44GK103432628SQ201310307780
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權日:2013年7月22日
【發(fā)明者】趙文, 蔣麗霞, 王英, 張志愿, 張東升, 張世周, 鄭家偉 申請人:山東省立醫(yī)院