一种具有生物活性的多孔杂化碳纳米纤维材料及其制备方法

摘要

一种具有生物活性的多孔杂化碳纳米纤维材料及其制备方法，属于生物复合材料技术领域。将生物活性物质的前驱体溶胶-凝胶液、聚丙烯腈、致孔剂以及有机溶剂在水浴加热以及超声的条件下混合均匀，经陈化后得到纺丝液；静电纺丝工艺制得初生纳米纤维膜；然后经过热牵伸，分阶段升温的预氧化、碳化的工艺制备一种具有生物活性的多孔杂化碳纳米纤维材料及其制备方法。该材料的表面因存在生物活性纳米粒子而具有生物相容性、生物活性和生物可降解性，因存在结构规整的纳米级孔道而具有较高的比表面积，从而使材料的生物性能大大提高。因此本发明制备出的具有生物活性的多孔杂化碳纳米纤维材料可进一步作为新型骨修复材料或者骨组织支架增强材料。

主权项

一种具有生物活性的多孔杂化碳纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤I：四水合硝酸钙为钙源、磷酸三乙酯为磷源、正硅酸乙酯为硅源，取前两种或三种原料混溶，制备生物活性物质的前驱体溶胶‑凝胶液；步骤II：将聚丙烯腈和致孔剂共混溶于有机溶剂，40～80℃水浴中超声获得均一稳定的溶液，然后将生物活性物质的前驱体溶胶‑凝胶液加入到以上溶液，经超声陈化3～6天制备出纺丝液；步骤III：纺丝液进行静电纺丝，制备初生纳米纤维膜；步骤IV：将步骤III获得的初生纳米纤维膜剪裁至合适尺寸，以夹具固定两端，然后悬挂于预氧化炉中进行热牵伸与分阶段升温的预氧化工艺；步骤V：将步骤IV获得的纳米纤维膜置于碳化炉中进行碳化，经分阶段升温、保温以及降温后得到具有生物活性的多孔杂化碳纳米纤维材料；步骤V碳化阶段升温程序为：从室温以5℃/min升温至200～400℃并保温5～20min，然后以3℃/min升温至500～750℃并保温5～20min，再以以1℃/min升温至800～1500℃并保温1～5h，气体气氛为氮气；步骤II的致孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、聚氧化乙烯、醋酸纤维素中的一种；致孔剂和聚丙烯腈的质量比为1/4～2/1，两者的总质量与有机溶剂的质量比为1/8～1/12。