本发明专利技术公开了用于血液环境中的碳纳米管－高分子复合材料，包括碳纳米管和高分子聚合物，是将碳纳米管经液相共沉淀均匀分散在所述高分子聚合物中，并确切控制碳纳米管加入量在１－６重量％；本发明专利技术还提供上述材料的制备方法，是将碳纳米管变为亲水性后，溶于共溶剂中，再与高分子聚合物溶液混合后，加入触发剂共沉淀得到。本发明专利技术提供的碳纳米管－高分子复合材料，碳纳米管在复合材料中均匀分散，可再溶于有机溶剂，作为涂层材料应用在血液环境中使用的医疗器械或植入性假体表面，或作为原材料在制造人工组织、器官或介入性器件上应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于生物医学领域中的碳纳米管-高分子复合材料，还涉及其制备方法和应用。
技术介绍
碳纳米管是一类具有完美石墨结构的管形碳材料，直径一般从几个纳米到几十个纳米。碳纳米管具有优良的导电性、电磁特性以及优异的力学性能，同时还具有良好的生物相容性，它的综合优异性能在生物医学领域引起了极大研究兴趣。但是由于碳纳米管具有巨大的比表面积，相互之间存在十分强的团聚作用，碳纳米管在水及有机溶剂、高分子基体中很难分散。关于碳纳米管与有机高分子基体复合的研究，所涉及的聚合物包括环氧树脂、尼龙、聚丙烯酸酯、聚氨酯等。在这些复合材料的制备中，如何将碳纳米管均匀分散到聚合物基体中是技术关键，现有的分散方法主要包括(1)通过超声共振或强力机械搅拌等作用将碳纳米管分散到聚合物溶液中，存在的问题是超声振荡或机械强力共混的方法仍难以使碳纳米管完全均匀分散到聚合物溶液中，而且形成的溶液体系稳定性差，一般碳纳米管加入量为1-2％时就达到饱和，碳纳米管形成聚集而无法分散(如文献Phys Chem B 2002，106，2210)。(2)在碳纳米管表面接枝某些有机分子或高分子，(如文献Ya-ping Sun，et al.，Functionalized Carbon NanotubesProperties and Applications.Acc.Chem.Res.2002，35，1096-1104)，接枝的高分子为PPEI，PVK-PS，PS1，PEG，PVA-VA等，增加碳纳米管在溶剂介质中的分散性；这类方法在体系中引入了其它物质；(3)通过加入表面活性剂或偶联剂将碳纳米管分散到单体溶液中，而后引发聚合过程，形成碳纳米管-聚合物复合材料，(如文献Harry J.et al.，SWNT-filled Thermal plastic and Elastic compositeprepared by miniemulsion polymerization.Nanoletters 2(8)，2002)；可以看出这样形成的复合材料仍然在一定程度上存在方法(1)的问题，而且引入了表面活性剂、引发剂等其它物质，同时需要经过比较复杂的聚合反应过程。碳纳米管在生物医学领域中的应用研究到目前为止还是相对较少，碳纳米管的主要应用研究涉及以下方面，包括(1)用碳纳米管作为探针用于生物成像；(2)通过碳纳米管的表面修饰与功能化，阻止蛋白质分子在其表面的非特异性结合和识别特定蛋白分子；(3)经生物分子修饰后用于神经细胞的体外生长；以及(4)碳纳米管的生物相容性研究。当将碳纳米管高分子复合材料应用于特定的生物系统(如心血管系统的植入物、人工器官、介入性导管、血液循环管路等)时，除了要保证碳纳米管高分子复合体系的分散性和稳定性外，还特别要求材料要尽可能保持其化学组成的纯净，尽可能不要在材料中引入其它对生物系统作用不确定的组分；另外也要提高高分子基体中碳纳米管的加入量和能够控制碳纳米管的加入量。目前，已有的复合方式以及其产物均不能满足这一要求。另一方面，在很多情况下生物材料需要以涂覆成膜的形式应用于医疗器械或植入性假体的表面修饰，或者采用溶液浇铸成型的方式制造各种复杂形状的植入式器件，这就需要得到的碳纳米管-高分子复合材料可以配制成一定浓度的溶液，在溶液状态下使用；而现有方法研制的复合产物基本上不能满足这一要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于血液接触环境中的碳纳米管-高分子复合材料。本专利技术提供的用于血液环境中的碳纳米管-高分子复合材料，包括碳纳米管和高分子聚合物，其特征在于，所述碳纳米管经液相共沉淀均匀分散在所述高分子聚合物中，并确切控制碳纳米管加入量在1-6重量％，其中，所述高分子聚合物为选自聚氨酯、聚氯乙稀、聚酯、聚乳酸和乳酸-乙醇酸共聚物中的一种。本专利技术的另一目的在于提供一种制备上述碳纳米管-高分子复合材料方法。本本专利技术提供的碳纳米管-高分子复合材料的制备方法，包括如下步骤1)对碳纳米管进行表面处理，在碳纳米管表面形成羧酸基团，得到亲水性碳纳米管；2)选择两种以上极性不同的溶剂组成共溶剂，使步骤1)得到的水溶性的碳纳米管均匀分散在共溶剂中；3)将高分子聚合物溶解在有机溶剂中，将步骤2)得到的碳纳米管-共溶剂的溶液与高分子聚合物-有机溶剂的溶液混合均匀，形成碳纳米管-高分子聚合物-溶剂体系；4)向碳纳米管-高分子聚合物-溶剂体系中加入触发剂，使碳纳米管和高分子聚合物共同沉淀出来，得到沉淀物；5)置换法去除步骤4)中沉淀物中不易挥发的溶剂，得到碳纳米管-高分子复合物。上述方法中，步骤1)所述碳纳米管进行表面处理是指用混合酸对碳纳米管在10-80KHz频率进行超声处理10-120分钟，所述混合酸可以为盐酸、硝酸、硫酸、乙酸、丁酸、马来酸中的两种或两种以上的混合。步骤2)所述共溶剂为选自水、四氢呋喃、二氧六环、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、丁酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯中的两种或两种以上的混合，其中优选水、甲醇、乙醇、四氢呋喃。步骤4)所述触发剂为水、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮或丁酮，优选水、甲醇、乙醇，共沉淀时温度为0-60℃。步骤5)所述置换法为选择沸点低、挥发性强、与步骤3)中有机溶剂互溶与聚合物不溶的溶剂置换复合材料中不易挥发的有机溶剂。本专利技术的再一个目的是提供上述碳纳米管-高分子复合材料在与血液直接接触环境中的应用。该应用首先是上述碳纳米管-高分子复合材料作为涂层材料在血液环境中使用的医疗器械或植入性假体表面的应用，或作为原材料在制造人工组织、器官或介入性器件上的应用。应用中，需将碳纳米管-高分子复合材料溶于溶剂后配制成溶液后作为涂层材料，或通过模具浇铸、挤出或注射成型；所述溶剂为选自四氢呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮中的一种。本专利技术提出一种新的碳纳米管-高分子复合材料的制备方法，使碳纳米管和高分子材料在一种共溶剂体系中形成复合物，碳纳米管均匀分散在复合体系中，复合物中碳纳米管加入量可以在1-6％(重量百分比)变化，并可以确切控制碳纳米管的加入量；该复合物可以按照需要配制成溶液，浇铸成膜或在基底材料上涂层，也可以直接挤出成型或作为母料与其它材料共混挤出。附图说明图1为本专利技术中使用的碳纳米管电镜图。图2A为本专利技术的制备过程中碳纳米管-聚氨酯-共溶剂体系稳定性实验图。图2B为对照实验中碳纳米管水溶液-聚氨酯-四氢呋喃溶液体系稳定性实验图。图3-A为本专利技术制备的碳纳米管-聚氨酯复合材料的断面的扫描电镜照片。图3-B为本专利技术制备的碳纳米管-聚氨酯复合材料的DSC谱。图4-A为本专利技术制备的碳纳米管-聚氨酯复合材料。图4-B为本专利技术制备的碳纳米管-聚氨酯复合材料的5％四氢呋喃溶液和对比样溶液的形态照片，其中，1#为本专利技术复合材料四氢呋喃溶液，2#为碳纳米管在聚氨酯四氢呋喃溶液中超声分散后的溶液，3#为聚氨酯溶液。图4-C为图4-B溶液对应的光学显微镜照片(25×16)。图5为用本专利技术制备的碳纳米管-聚氨酯复合材料制作的IABP气囊导管。图6-A为吸附在聚氨酯表面的血小板(人血)电镜图。图6-B为吸附在本专利技术制备的碳纳米管-聚氨酯复合材料表面的血小板(人血)电镜图。图7-A为吸附在聚氨酯表面的血小板(羊血)电镜图；图7-B为吸附在本专利技术制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于血液环境中的碳纳米管－高分子复合材料，包括碳纳米管和高分子聚合物，其特征在于，所述碳纳米管经液相共沉淀均匀分散在所述高分子聚合物中，并确切控制碳纳米管加入量在１－６重量％，其中，所述高分子聚合物为选自聚氨酯、聚氯乙稀、聚酯、聚乳酸和乳酸－乙醇酸共聚物中的一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许海燕，孔桦，孟洁，
申请(专利权)人：中国医学科学院基础医学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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