一种制备氧化石墨烯材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备氧化石墨烯材料的方法，所述方法包括如下步骤：1)制备氧化石墨烯：在冰水浴中依次加入浓硫酸、石墨粉和硝酸铵的固体混合物、高锰酸钾，搅拌反应，再加入双氧水，过滤并洗涤；2)将获得的氧化石墨烯分散于水中，获得氧化石墨烯分散液；3)向获得的氧化石墨烯分散液中加入胶原蛋白溶液，共混均匀，并真空冷冻干燥，获得共混物；4)将所得的共混物溶于醋酸，搅拌均匀后离心，冷冻干燥并交联处理。本发明专利技术提供的氧化石墨烯材料的制备方法，可以一步制得电导率高、缝合强度好且抗降解的氧化石墨烯材料，操作简单，工艺稳定，原材料的来源丰富低廉，易于工业化。

A method of preparing graphene oxide material

【技术实现步骤摘要】
一种制备氧化石墨烯材料的方法
本专利技术属于医用生物材料、医疗器械、神经修复领域，具体涉及一种制备氧化石墨烯材料的方法。
技术介绍
石墨烯是由碳原子通过sp2杂化形成的二维纳米结构的六角形的蜂巢状。独特的结构赋予了石墨烯独特的物理及电学等特性、优良的机械性能、导电性、较大的比表面积以及良好的生物相容性等。并且，石墨烯具有很好的抗菌活性，能够显著的促进干细胞的生长、分化和增殖。纯的胶原蛋白材料力学性能以及导电性能较差，降解速率较快，没有抗菌性，不利于其在组织工程中的应用。向石墨烯材料中掺入胶原可以制备具有导电性的神经修复材料，然而现有技术中提供的石墨烯和胶原掺杂的复合材料，未能研究其导电性能和力学性能之间的差异，并且未能够显著提高胶原的抗降解性。其中，CN107432952A采用化学气相沉积法制备了一种三维石墨烯-胶原复合支架，采用静电纺丝的方法成膜，并且交联采用的化学交联，制备工艺较为复杂，可能有化学残留，不适于工业生产。CN109833516A和CN109453430A分别提供了一种石墨烯导管和含有羟基磷灰石涂层的胶原蛋白-氧化石墨烯材料，虽然均含有石墨烯，但未能提供兼具更好的导电效果、修复能力以及抗降解性好的材料。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺陷，本专利技术旨在提供一种天然可吸收的，具有良好的生物相容性以及一定三维孔隙、可塑性和机械强度的，且抗降解性好，在用于神经修复时能够延长神经修复时间的氧化石墨烯材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：1)制备氧化石墨烯：在冰水浴中依次加入浓硫酸、石墨粉和硝酸铵的固体混合物、高锰酸钾，搅拌反应，再加入双氧水，过滤并洗涤；2)将步骤1)获得的氧化石墨烯分散于水中，获得氧化石墨烯分散液；3)向步骤2)获得的氧化石墨烯分散液中加入胶原蛋白溶液，共混均匀，并真空冷冻干燥，获得共混物；4)将步骤3)所得的共混物溶于醋酸，搅拌均匀后离心，冷冻干燥并交联处理。在一种实施方式中，所述步骤1)中氧化石墨烯可以通过以下方法制得：在冰水浴条件下，将石墨和NaNO3放进三口烧瓶内，然后再向该三口烧瓶中缓慢地加入浓硫酸。开启搅拌，保持三口烧瓶内温度低于5℃的情况下，将KMnO4分三次，每次间隔12min，慢慢加入三口烧瓶中，升高温度，至三口瓶内温度达到35℃，在此温度下保持6h。反应完成后，向三口烧瓶中加入去离子水，继续升温至95-100℃。最后将三口烧瓶内溶液倒入2000mL烧杯内，然后加入去离子水，并逐渐滴加入大量H2O2，除去多余的KMnO4，最后溶液亮黄，无气泡产生。静置至完全沉淀，倒掉上层清液，用盐酸溶液和去离子水各洗两次。最后将产物离心至中性，冷冻干燥即得，密封保存。进一步地，所述步骤2)获得的共混物中，氧化石墨烯和胶原蛋白的质量比为0.5％-20％。进一步地，所述步骤2)获得的共混物中，氧化石墨烯和胶原蛋白的质量比为1％-16％，优选1％-4％，特别优选1％。进一步地，所述步骤2)中氧化石墨烯的尺寸为2-100μm，优选2-50μm，更优选2μm。进一步地，所述步骤2)中氧化石墨烯分散液的质量浓度为10-25mg/ml，优选为20mg/ml。进一步地，所述步骤3)中胶原蛋白溶液为胶原蛋白溶于醋酸获得的溶液，所述胶原蛋白溶液的质量分数为0.5％-0.8％，优选0.6％-0.7％，更优选0.68％。进一步地，所述步骤4)中醋酸的浓度为0.2-0.8M，优选为0.5M。进一步地，所述步骤4)中共混物溶于醋酸，以使得胶原蛋白的质量体积浓度为3％-10％，优选4％-8％，更优选5％。进一步地，所述步骤4)中离心的条件为温度2℃-10℃，转速3000-5000rpm，时间40-120min。优选的，所述离心的条件为温度4℃，转速4000rpm，时间60min。进一步地，所述步骤4)中交联处理包括重度脱水交联(DHT)处理，条件为110℃处理1-4h。在其他的实施方式中，所述交联处理还可以选自戊二醛蒸汽交联、紫外光交联或高温真空交联。进一步地，所述方法的步骤3)中冷冻干燥分为预冻和冻干两步，所述预冻的步骤如下：将模具固定后，为沿轴向方向缓慢进样，冷冻成型。匀速升降机速度为10转/min，角度调节9，时间间隔5s，温度降至-60℃后停止下降，温度降至-80±10℃时提出，于冰箱冷冻室中调节1小时以上，调节温度-20℃。所述冻干程序如下：进一步地，上述方法步骤4)中还包括灭菌，灭菌方法为环氧乙烷气体灭菌或者钴60辐照灭菌，优选环氧乙烷气体灭菌。在一种实施方式中，上述氧化石墨烯的制备方法包括如下步骤：(1)制备氧化石墨烯；(2)氧化石墨烯分散在纯水中，制备20mg/ml氧化石墨烯水溶液；(3)依据氧化石墨烯与胶原蛋白的质量比，分别取氧化石墨烯水溶液、水和质量分数0.68％的溶于0.5M醋酸溶液中的胶原蛋白溶液进行共混，机械搅拌均质均匀，抽真空冷冻干燥，获得共混物；(4)将获得的共混物溶于0.5M醋酸溶液中，使得胶原蛋白的最终质量体积浓度为5％，机械搅拌均质均匀；(5)离心，条件温度控制在4℃，转数4000rpm，时间60min；(6)取沉淀，注入模具，冷冻干燥后DHT交联。另一方面，本专利技术还提供了一种使用上述方法制备获得的氧化石墨烯材料。另一方面，本专利技术还提供了上述氧化石墨烯材料和/或上述方法制备获得的氧化石墨烯材料在制备抗降解的细胞培养材料和/或神经修复材料中的应用，如作为细胞生长增殖的基底材料、受损神经细胞的诱导生长材料等。优选的，所述氧化石墨烯材料为多孔材料，并且孔的孔向各向相同，孔隙为50-220微米。进一步地，所述神经修复材料包括神经导管、神经修复支架等。进一步地，采用上述方法制备的氧化石墨烯材料，其导电性通过RTS-8四探针测试仪测得，并且电导率不低于3.5×10-3S/m，优选，不低于3.9×10-3S/m，更优选，不低于4.8×10-3S/m，更优选，不低于10×10-3S/m。进一步地，采用上述方法制备的氧化石墨烯材料，其修复强度通过MED-01医药包装性能测试仪测得，设定条件为10mm/min。实验表明，材料的最大修复强度不低于1.5N，优选，不低于1.8N，更优选，不低于2.2N，更优选，不低于2.3N，更优选，不低于2.5N。进一步地，采用上述方法制备的氧化石墨烯材料，其在pH为7的磷酸缓冲液(PBS)中开始出现碎裂降解的天数不低于1天，优选的，不低于4天；优选的，本申请提供的氧化石墨烯材料，在PBS溶液中的完全降解天数不低于10天，更优选，不低于14天。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的氧化石墨烯材料的制备方法，可以一步制得电导率高、缝合强度好且抗降解的氧化石墨烯材料，操作简单，工艺稳定，原材料的来源丰富低廉，易于工业化。实验表明，本专利技术提供的制备方法，在合适的胶原蛋白以及氧化石墨烯的质量比下，能够显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备氧化石墨烯材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n1)制备氧化石墨烯：在冰水浴中依次加入浓硫酸、石墨粉和硝酸铵的固体混合物、高锰酸钾，搅拌反应，再加入双氧水，过滤并洗涤；/n2)将步骤1)获得的氧化石墨烯分散于水中，获得氧化石墨烯分散液；/n3)向步骤2)获得的氧化石墨烯分散液中加入胶原蛋白溶液，共混均匀，/n并真空冷冻干燥，获得共混物；/n4)将步骤3)所得的共混物溶于醋酸，搅拌均匀后离心，冷冻干燥并交联处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备氧化石墨烯材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)制备氧化石墨烯：在冰水浴中依次加入浓硫酸、石墨粉和硝酸铵的固体混合物、高锰酸钾，搅拌反应，再加入双氧水，过滤并洗涤；
2)将步骤1)获得的氧化石墨烯分散于水中，获得氧化石墨烯分散液；
3)向步骤2)获得的氧化石墨烯分散液中加入胶原蛋白溶液，共混均匀，
并真空冷冻干燥，获得共混物；
4)将步骤3)所得的共混物溶于醋酸，搅拌均匀后离心，冷冻干燥并交联处理。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)获得的共混物中，氧化石墨烯和胶原蛋白的质量比为0.5％-20％。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)获得的共混物中，氧化石墨烯和胶原蛋白的质量比为1％-16％。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中氧化石墨烯的尺寸为2-100μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，杨洪阳，栗国贝，孙冰冰，
申请(专利权)人：天新福北京医疗器材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11