本發(fā)明涉及一種碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球表面原位形成取向納米羥基磷灰石的制備方法，屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，在有效控制藥物裝載和緩釋的醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域和骨修復(fù)材料方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

背景技術(shù)：

富勒烯是一種碳的同素異形體，具有異常的穩(wěn)定性、完美的對稱性和獨(dú)特的生物效應(yīng)，因此引起了生物醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。碳納米管是典型的富勒烯，是一種管狀結(jié)構(gòu)的一維納米材料，具有尺寸小、長徑比大、電導(dǎo)率高、密度小等優(yōu)異的理化性能和良好的生物相容性、高載藥率等獨(dú)特的生物性能。研究已證實(shí)酸化的碳納米管會產(chǎn)生大量的羥基、羧基等含氧基團(tuán)，這些含氧基團(tuán)能夠?yàn)槿梭w骨無機(jī)質(zhì)納米磷灰石提供特定的成核位點(diǎn)，促進(jìn)納米磷灰石的大量成核生長。因此，碳納米管應(yīng)用于骨組織缺損修復(fù)和藥物控釋的研究備受關(guān)注。

酸化碳納米管能夠與鈣離子發(fā)生絡(luò)合，可為納米磷灰石的形成提供成核位點(diǎn)，因此復(fù)合材料的穩(wěn)定性和力學(xué)性能較好，但是碳納米管單一成分誘導(dǎo)骨形成能力不足，生成的納米羥基磷灰石顆粒尺寸不均一，顆粒或發(fā)育不完整、較小或團(tuán)聚成較大的晶片，并且生成的納米磷灰石可能含有其他的物質(zhì)相。研究發(fā)現(xiàn)，將碳納米管與高分子復(fù)合，可望發(fā)揮納米協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)一步提高碳納米管的分散性，增加與無機(jī)礦物作用的比表面積，誘導(dǎo)生成均一致密的納米磷灰石顆粒。

殼聚糖資源豐富，結(jié)構(gòu)上類似于動(dòng)物體內(nèi)的糖胺聚糖，對人體及組織無毒無害，具有抗菌性，生物可降解性，生物相容性，具有促進(jìn)骨形成和藥物吸收等作用，在骨修復(fù)方面應(yīng)用廣泛。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決有機(jī)物與無機(jī)礦物之間結(jié)合力差的問題，從而有效提高與礦物納米羥基磷灰石晶體的結(jié)合效率和復(fù)合材料的穩(wěn)定性；本發(fā)明首先將碳納米管進(jìn)行酸化處理，使其表面富含羧基和羥基等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)能夠與鈣離子發(fā)生絡(luò)合，可為納米磷灰石的形成提供成核位點(diǎn)，其次利用仿生礦化機(jī)制，有利于精確調(diào)控碳納米管/殼聚糖微球表面納米磷灰石晶體的成分、結(jié)構(gòu)和含量，從而得到與天然骨極其相似結(jié)構(gòu)和性能的無機(jī)礦物。

本發(fā)明所述的碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球表面原位生成性納米羥基磷灰石的制備方法包括下述步驟：

（1）將原始碳納米管置于混酸（濃硝酸與濃硫酸按體積比1:3混合）中，60~80℃溫度下超聲浴反應(yīng)5~8 h，形成均勻的黑色溶液，用去離子水洗滌溶液至中性，得到高濃度的碳納米管分散液。所用的原始碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或其任何組合的混合物。

（2）在碳納米管分散液中加入濃度為0.1~5.0 mol/L的鈣鹽，30~100°C溫度下超聲處理1~5 h；所用的鈣鹽為氫氧化鈣、氯化鈣、硝酸鈣、氟化鈣、乙酸鈣中的一種；。

（3）將經(jīng)過第（2）步驟處理后的碳納米管分散液加入殼聚糖乙酸溶液中，攪拌均勻后加入液體石蠟中，加入0.01~0.2 mol/L的乳化劑，30~60℃攪拌乳化3~6 h后加入0.001~0.1 mol/L的交聯(lián)劑，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌，干燥，得到碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球；所述的碳納米管用量是殼聚糖重量的0.1%~2.5%；所用的乳化劑為Tween、Span或十二烷基磺酸鈉中的一種或幾種；所用的交聯(lián)劑為戊二醛、香草醛、京尼平中的一種。

（4）將碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球粉末置于濃度為0.001~0.2 mol/L的磷酸鹽溶液中（pH范圍為5~10），30~60℃下水浴攪拌反應(yīng)3~6 h，靜置沉淀，依次用去離子水、異丙醇洗滌，烘干，得到復(fù)合微球表面原位形成的取向性納米磷灰石顆粒。

本發(fā)明制備出的碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球表面原位誘導(dǎo)生成了具有一定取向度的針狀或棒狀納米磷灰石晶體，復(fù)合材料極大地提高了納米磷灰石的含量和復(fù)合材料的穩(wěn)定性，本發(fā)明在有效控制藥物裝載、緩釋和骨修復(fù)材料的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明將鈣處理后的碳納米管與殼聚糖形成復(fù)合微球，利用仿生礦化技術(shù)，在復(fù)合微球表面原位誘導(dǎo)生成尺寸狹小、粒徑均勻的具有一定取向度的納米磷灰石晶體。采用這種方法制備的復(fù)合材料中，碳納米管/殼聚糖基質(zhì)的表面和內(nèi)部為藥物提供了特定的存儲和釋放渠道，并且表面礦化的類骨磷灰石晶體具有優(yōu)異的骨傳導(dǎo)性、引導(dǎo)和促進(jìn)骨形成的能力。碳納米管的加入能有效改善高分子與無機(jī)礦物的化學(xué)結(jié)合問題，最終構(gòu)建具有良好成骨活性的納米復(fù)合材料。

以下結(jié)合由附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球SEM圖片；

圖2碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球表面形成的取向納米磷灰石晶體SEM圖片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

用混酸處理碳納米管，80℃下超聲反應(yīng)5 h，形成均勻的黑色溶液，用去離子水洗滌溶液至中性，得到碳納米管分散液。將硝酸鈣加入碳納米管分散液中，80℃超聲處理3 h。制備殼聚糖乙酸溶液，將鈣處理碳納米管分散液緩慢加入到殼聚糖乙酸溶液中（碳納米管占?xì)ぞ厶侵亓康?.2%），超聲分散處理數(shù)分鐘。將120 g的液體石蠟與3.650 g span-80混合，攪拌一定時(shí)間后緩慢加入碳納米管/殼聚糖乙酸溶液，30℃攪拌乳化3 h，逐滴加入0.0428 g的50%戊二醛，30℃進(jìn)行交聯(lián)3 h。靜置沉淀，依次去離子水、異丙醇洗滌沉淀，干燥，即得碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球（見圖1）。將0.3 g所制備的復(fù)合微球粉末充分分散于200 mL磷酸二氫鈉溶液中（0.02 mol/L，pH為5），37℃連續(xù)攪拌反應(yīng)3 h。靜置沉淀，依次用去離子水、異丙醇洗滌沉淀，干燥，即制得一定取向性納米磷灰石涂層的碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球，納米磷灰石直徑約為80 nm（見圖2）。

實(shí)施例2

用混酸處理碳納米管，90℃下超聲反應(yīng)3 h，形成均勻的黑色溶液，用去離子水洗滌溶液至中性，得到碳納米管分散液。將氯化鈣加入碳納米管分散液中，40℃超聲處理6 h。制備殼聚糖乙酸溶液，將鈣處理碳納米管分散液緩慢加入到殼聚糖乙酸溶液中（鈣處理碳納米管占?xì)ぞ厶侵亓康?.4%），超聲分散處理數(shù)分鐘。將100 g的液體石蠟與3.5 g span-60混合，攪拌一定時(shí)間后緩慢加入碳納米管/殼聚糖乙酸溶液，30℃攪拌乳化3 h，逐滴加入0.5 mL的50%戊二醛，交聯(lián)3 h。靜置沉淀，依次去離子水、異丙醇洗滌沉淀，干燥，即得碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球。將0.5 g所制備的復(fù)合微球粉末充分分散于200 mL磷酸鈉溶液中（0.03 mol/L，pH為8），37℃連續(xù)攪拌反應(yīng)2 h。靜置沉淀，依次用去離子水、異丙醇洗滌沉淀，干燥，即制得納米磷灰石涂層的碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球。

實(shí)施例3

將濃度為0.1 mol/L的氟化鈣溶液加入到混酸處理后的碳納米管分散液中，50℃下超聲處理2 h。然后加入到3wt%的殼聚糖乙酸溶液中（碳納米管占?xì)ぞ厶侵亓康?.5%），超聲分散處理數(shù)分鐘。將液體石蠟與一定量Span 80混合，攪拌一定時(shí)間后緩慢加入碳納米管/殼聚糖乙酸溶液，40℃攪拌乳化4 h，逐滴加入0.24 g的香草醛進(jìn)行交聯(lián)3 h。靜置沉淀，依次用石油醚、異丙醇洗滌沉淀，置電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥，即得碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球粉末。將0.4 g所制備的微球粉末充分分散于300mL，0.03 mol/L，pH為6的磷酸氫二鈉溶液中，60℃連續(xù)攪拌反應(yīng)2 h。靜置沉淀，洗滌沉淀，干燥 ，即得礦化后的碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球。

實(shí)施例4

將濃度為0.2 mol/L的乙酸鈣溶液加入到混酸處理后的碳納米管分散液中，40℃下超聲處理3 h。然后加入到2wt%的殼聚糖乙酸溶液中（碳納米管占?xì)ぞ厶侵亓康?.1%），超聲分散處理數(shù)分鐘。將液體石蠟與一定量十二烷基磺酸鈉混合，攪拌一定時(shí)間后緩慢加入碳納米管/殼聚糖乙酸溶液，攪拌乳化4 h，逐滴加入0.05 g的京尼平進(jìn)行交聯(lián)。反應(yīng)完畢后靜置沉淀，洗滌，干燥，即得碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球粉末。將0.2 g所制備的復(fù)合微球粉末充分分散于200mL，0.04 mol/L，pH為6.5的磷酸銨溶液中，37℃連續(xù)攪拌反應(yīng)2 h。靜置沉淀，洗滌，干燥 ，即得礦化后的碳納米管/殼聚糖復(fù)合微球。