一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开的是一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法，将石墨烯经HI/HAC溶液处理后冷冻干燥，放入甲苯中处理，FGS水溶液滴加AgNO3溶液，离心洗涤得到石墨烯‑银纳米复合材料，用表面活性剂滴入氧化石墨烯‑银纳米复合材料分散液配置成偶氮苯‑氧化石墨烯‑银纳米复合材料水溶液，对衬底硅基进行防粘处理，取废蚕丝脱胶，加热浓缩，再将丝素蛋白在硅片上成膜，然后将偶氮苯‑氧化石墨烯‑银纳米复合材料水溶液旋涂成膜、PDMS成膜，得到多层复合光敏人工皮肤传感器，本发明专利技术方法得到的人工皮肤具有良好的生物相容性功能，在一定外力和光照的作用下会发生电阻的改变，且具有良好的物理机械性能和光响应性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法
本专利技术涉及一种传感器的制备方法，更具体一点说，涉及一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法。
技术介绍
人工皮肤是一种用于治疗皮肤创伤的敷料，主要使用生物材料或者生物相容性好的合成材料制备而成。人工皮肤在医疗领域对烫伤、烧伤和皮肤破损缺失有良好的作用，在一些情况下甚至可以作为天然皮肤的替代物。目前研制成功并应用的人工皮肤主要起到了一定保护皮下组织的覆盖作用，提供了促进创面表皮细胞生长的复合材料支架，或者具有一些能够促进皮肤生长的缓释药物因子，这类人工皮肤具有良好的生物相容性、物理机械性能和医用性能，但是其生产复杂、成本高而且不具有天然皮肤的触感感受和信号传递功能。人工皮肤传感器是在原有人工皮肤的基础上增加了外界刺激感知功能和电信号传递功能的膜状复合材料，这类传感器具有对外界环境的变化和刺激有一定的感知功能，如温度传感器可以感知皮肤温度的变化、触觉传感器可以感知外力作用下皮肤的形变，但目前人工皮肤传感器存在的普遍问题是物理机械性能未达到使用要求。
技术实现思路
为了解决上述现有技术问题，本专利技术提供了具有环境污染小，制备方法简单，且制成的人工皮肤传感器具有光响应效果，与人体亲和，物理机械性能良好等技术特点的一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法，包括如下制备步骤：步骤1)：将经过研磨粉碎后的石墨烯加入到HI/HAC溶液中进行分散，制备获得浓度为0.1-0.5g/ml的石墨烯HI/HAC溶液，对石墨烯HI/HAC溶液进行冷冻干燥；步骤2)：将冷冻干燥后的样品放入到甲苯中超声1-4h，得到破碎的石墨烯海绵，将石墨烯海绵置于转速为3000-8000rmp的离心机中，用去离子水离心洗涤2-5次，每次洗涤2-5min；步骤3)：将步骤2)中洗涤后的石墨烯海绵在去离子水中分散，制备获得浓度为0.1-1mol/L的分散液，在超声的条件下逐滴滴加浓度为0.1-1mol/L的AgNO3溶液，反应1-3h，得到混合溶液A，向混合溶液A中加入浓度为0.1mol/L的NaOH溶液调节pH值至11-12，然后将混合溶液A置于温度为40-80℃油浴下反应20-50min；步骤4)：将步骤3)中经油浴反应后的混合溶液A离心、取沉淀物，并用无水乙醇、去离子水分别离心洗涤，得到氧化石墨烯-银纳米复合材料，将氧化石墨烯-银纳米复合材料加入去离子水分散，获得浓度为0.5-2mM的氧化石墨烯-银纳米复合材料的分散液；步骤5)：取0.05-1g阳离子偶氮苯表面活性剂缓慢滴入100ml步骤4)获得的氧化石墨烯-银纳米复合材料的分散液中，室温条件下超声1-3h，离心取下层液，加入去离子水离心洗涤，取下层沉淀，再加入100ml去离子水超声分散20min配置成偶氮苯-氧化石墨烯-银纳米复合材料水溶液；步骤6)：对多层复合光敏人工皮肤所用的衬底硅基进行防粘处理，将单晶硅片放置于蒸发皿中，加入1ml以上的三甲基氯硅烷液体，在蒸发皿底部均匀涂满，封闭蒸发皿，并蒸发10min；步骤7)：将废蚕丝用质量分数为0.5％的Na2CO3溶液加热脱除丝胶，将脱胶丝加入到浓度为0.5g/ml的CaCl2溶液中，置于70-80℃条件下溶解得丝素，经透析袋透析制得丝素水溶液，在40-45℃磁力搅拌下加热浓缩到10wt％，获得丝素蛋白；步骤8)：将丝素蛋白利用旋涂法在硅片基底上成膜、干燥；步骤9)：将偶氮苯-氧化石墨烯-银纳米复合材料水溶液超声分散，在步骤8)成膜的基础上利用旋涂法成膜，置于40-80℃的烘箱内干燥；步骤10)：在步骤9)成膜的基础上利用旋涂法将PDMS成膜、干燥，获得多层复合光敏人工皮肤传感器。作为一种改进，步骤3)中滴加的AgNO3溶液与分散液的体积比为0.5：2，作为一种改进，步骤1)中所述HI/HAC溶液中HI和HAC的摩尔浓度相等，均为0.1-1mol/L。作为一种改进，步骤5)中所述阳离子偶氮苯表面活性剂为阳离子的偶氮苯类化合物，所述偶氮苯类化合物包括AzoC7NO、AzoC10N2O2。作为一种改进，所述阳离子的偶氮苯类化合物和氧化石墨烯通过静电作用结合。作为一种改进，步骤7)中所述透析袋的截留分子量为7000-10000。作为一种改进，步骤7)中所述废蚕丝与Na2CO3溶液的体积比为1:50-150，所述脱胶丝与CaCl2溶液的浴比为1:20-50。作为一种改进，步骤8)中所述旋涂法中旋涂的生物相容性层材料可以为丝素蛋白、壳聚糖、胶原蛋白的任一种。作为一种改进，步骤8)、9)和10)中，所述旋涂法的转速为300-800rmp，时间为30-90s，干燥温度为40-80℃。作为一种改进，步骤10)中，获得的多层复合光敏人工皮肤传感器以偶氮苯-氧化石墨烯-银纳米复合材料作为光敏导电材料，所述PDMS成膜作为柔性层，所述丝素蛋白成膜作为生物相容性层。本专利技术的有益效果：本专利技术通过以偶氮苯-氧化石墨烯-银纳米(GO-AgNPs)复合材料作为光敏导电材料，使用PDMS作为柔性层，并使用丝素作为生物相容性层，其中阳离子类偶氮苯和氧化石墨烯通过静电作用结合，Ag和石墨烯具有良好的电化学性能，丝素具有优异的生物相容性，偶氮苯具有光敏性，而PDMS作为柔性层在一定范围内具有优异的强度和拉伸性能，改善了传统丝素膜机械性能差的缺陷，与现有技术相比，该方法对环境污染小，制备方法简单，制成的人工皮肤传感器具有一定的光响应效果，与人体亲和，外力响应和良好的物理机械性能。具体实施方式以下通过具体的实施方式对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的实施方式并不受以下实施例的限制。实施例1一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法，包括如下制备步骤：步骤1)：将经过研磨粉碎后的石墨烯加入到HI/HAC溶液中进行分散，制备获得浓度为0.1g/ml的石墨烯HI/HAC溶液，对石墨烯HI/HAC溶液进行冷冻干燥，其中HI/HAC溶液中HI和HAC的摩尔浓度均为0.1mol/L；步骤2)：将冷冻干燥后的样品放入到甲苯中超声1h，得到破碎的石墨烯海绵，将石墨烯海绵置于转速为3000rmp的离心机中，用去离子水离心洗涤2次，每次洗涤2min；步骤4)：将步骤3)中经油浴反应后的混合溶液A离心、取沉淀物，并用无水乙醇、去离子水分别离心洗涤，得到氧化石墨烯-银纳米复合材料，将氧化石墨烯-银纳米复合材料加入去离子水中分散，获得浓度为0.5mM的氧化石墨烯-银纳米复合材料的分散液；步骤5)：取0.05g阳离子偶氮苯表面活性剂缓慢滴入100ml步骤4)获得的氧化石墨烯-银纳米复合材料的分散液中，室温条件下超声1h，离心取下层液，加入去离子水离心洗涤，取下层沉淀，再加入100ml去离子水超声分散20min配置成偶氮苯-氧化石墨烯-银纳米复合材料水溶液，阳离子偶氮苯表面活性剂加入量不宜过大，会造成透光性和机械性能下降下降，也不宜过小，产品光敏性下降；步骤6)：对多层复合光敏人工皮肤所用的衬底硅基进行防粘处理，将单晶硅片放置于蒸发皿中，加入1ml的三甲基氯硅烷液体，在蒸发皿底部均匀涂满，封闭蒸发皿，并蒸发10min；步骤7)：将废蚕丝用质量分数为0.5％的Na2CO3溶液加热脱除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：步骤1)：将经过研磨粉碎后的石墨烯加入到HI/HAC溶液中进行分散，制备获得浓度为0.1‑0.5g/ml的石墨烯HI/HAC溶液，对石墨烯HI/HAC溶液进行冷冻干燥；步骤2)：将冷冻干燥后的样品放入到甲苯中超声1‑4h，得到破碎的石墨烯海绵，将石墨烯海绵置于转速为3000‑8000rmp的离心机中，用去离子水离心洗涤2‑5次，每次洗涤2‑5min；步骤3)：将步骤2)中洗涤后的石墨烯海绵在去离子水中分散，制备获得浓度为0.1‑1mol/L的分散液，在超声的条件下逐滴滴加浓度为0.1‑1mol/L的AgNO3溶液，反应1‑3h，得到混合溶液A，向混合溶液A中加入浓度为0.1mol/L的NaOH溶液调节pH值至11‑12，然后将混合溶液A置于温度为40‑80℃油浴下反应20‑50min；步骤4)：将步骤3)中经油浴反应后的混合溶液A离心、取沉淀物，并用无水乙醇、去离子水分别离心洗涤，得到氧化石墨烯‑银纳米复合材料，将氧化石墨烯‑银纳米复合材料加入去离子水分散，获得浓度为0.5‑2mM的氧化石墨烯‑银纳米复合材料的分散液；步骤5)：取0.05‑1g阳离子偶氮苯表面活性剂缓慢滴入100ml步骤4)获得的氧化石墨烯‑银纳米复合材料的分散液中，室温条件下超声1‑3h，离心取下层液，加入去离子水离心洗涤，取下层沉淀，再加入100ml去离子水超声分散20min配置成偶氮苯‑氧化石墨烯‑银纳米复合材料水溶液；步骤6)：对多层复合光敏人工皮肤所用的衬底硅基进行防粘处理，将单晶硅片放置于蒸发皿中，加入1ml以上的三甲基氯硅烷液体，在蒸发皿底部均匀涂满，封闭蒸发皿，并蒸发10min；步骤7)：将废蚕丝用质量分数为0.5％的Na2CO3溶液加热脱除丝胶，将脱胶丝加入到浓度为0.5g/ml的CaCl2溶液中，置于70‑80℃条件下溶解得丝素，经透析袋透析制得丝素水溶液，在40‑45℃磁力搅拌下加热浓缩到10wt％，获得丝素蛋白；步骤8)：将丝素蛋白利用旋涂法在硅片基底上成膜以形成生物相容性层，干燥；步骤9)：将偶氮苯‑氧化石墨烯‑银纳米复合材料水溶液超声分散，在步骤8)成膜的基础上利用旋涂法成膜，置于40‑80℃的烘箱内干燥；步骤10)：在步骤9)成膜的基础上利用旋涂法将PDMS成膜、干燥，获得多层复合光敏人工皮肤传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种多层复合光敏人工皮肤传感器的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：步骤1)：将经过研磨粉碎后的石墨烯加入到HI/HAC溶液中进行分散，制备获得浓度为0.1-0.5g/ml的石墨烯HI/HAC溶液，对石墨烯HI/HAC溶液进行冷冻干燥；步骤2)：将冷冻干燥后的样品放入到甲苯中超声1-4h，得到破碎的石墨烯海绵，将石墨烯海绵置于转速为3000-8000rmp的离心机中，用去离子水离心洗涤2-5次，每次洗涤2-5min；步骤3)：将步骤2)中洗涤后的石墨烯海绵在去离子水中分散，制备获得浓度为0.1-1mol/L的分散液，在超声的条件下逐滴滴加浓度为0.1-1mol/L的AgNO3溶液，反应1-3h，得到混合溶液A，向混合溶液A中加入浓度为0.1mol/L的NaOH溶液调节pH值至11-12，然后将混合溶液A置于温度为40-80℃油浴下反应20-50min；步骤4)：将步骤3)中经油浴反应后的混合溶液A离心、取沉淀物，并用无水乙醇、去离子水分别离心洗涤，得到氧化石墨烯-银纳米复合材料，将氧化石墨烯-银纳米复合材料加入去离子水分散，获得浓度为0.5-2mM的氧化石墨烯-银纳米复合材料的分散液；步骤5)：取0.05-1g阳离子偶氮苯表面活性剂缓慢滴入100ml步骤4)获得的氧化石墨烯-银纳米复合材料的分散液中，室温条件下超声1-3h，离心取下层液，加入去离子水离心洗涤，取下层沉淀，再加入100ml去离子水超声分散20min配置成偶氮苯-氧化石墨烯-银纳米复合材料水溶液；步骤6)：对多层复合光敏人工皮肤所用的衬底硅基进行防粘处理，将单晶硅片放置于蒸发皿中，加入1ml以上的三甲基氯硅烷液体，在蒸发皿底部均匀涂满，封闭蒸发皿，并蒸发10min；步骤7)：将废蚕丝用质量分数为0.5％的Na2CO3溶液加热脱除丝胶，将脱胶丝加入到浓度为0.5g/ml的CaCl2溶液中，置于70-80℃条件下溶解得丝素，经透析袋透析制得丝素水溶液，在40-45℃磁力搅拌下加热浓缩到10wt％，获得丝素蛋白；步骤8)：将丝素蛋白利用旋涂法在硅片基底上成膜以形成生物相容性层，干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：万军民，汪坚，胡智文，王秉，彭志勤，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33