一种金刚石掺杂PLGA纳米纤维复合材料的制作方法

一种金刚石掺杂plga纳米纤维复合材料
技术领域
1.本发明涉及纳米复合材料制备技术领域，尤其是涉及一种金刚石掺杂plga(聚乳酸聚羟基乙酸共聚物，poly(lactic-co-glycolic acid))纳米纤维复合材料。


背景技术：

2.高分子聚合物plga(聚乳酸聚羟基乙酸共聚物，poly(lactic-co-glycolic acid))是一种脂肪族聚酯类的高分子材料，其自身亦拥有生物相容性好、成本低、易于加工等优点，同时在体内的降解产物无生物毒性，在组织工程领域得到了极为广泛的研究。电纺纳米纤维是一种天然纤维状细胞外基质的仿生材料，其中包含连通孔的三维(3d)结构，广泛用作组织工程的支架材料。将plga材料制成纳米纤维形式，能显著提高材料的比表面积和孔隙率，在传感和生物医学工程领域，特别是组织工程领域具有广泛的应用价值。但plga纳米纤维存在机械强度较弱，限制了其进一步的应用。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种金刚石掺杂plga纳米纤维复合材料。本发明在plga纺丝液中添加纳米金刚石颗粒，显著改善了plga纳米纤维的力学特性，并具有提高其生物性能的潜在价值。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种金刚石掺杂plga纳米纤维复合材料，所述复合材料的制备方法为：
6.(1)将纳米金刚石颗粒置于浓硫酸和浓硝酸混合物中加热处理，之后再分别用氢氧化钠溶液和盐酸溶液进行反应，最后洗涤干燥，制得预处理的纳米金刚石颗粒；
7.(2)将步骤(1)制得的预处理的纳米金刚石颗粒分散在溶剂中，之后与plga混合，制得静电纺丝溶液；
8.(3)将步骤(2)制得的静电纺丝溶液采用静电纺丝方法制成金刚石掺杂plga纳米纤维复合材料。
9.步骤(1)中，纳米金刚石颗粒的粒径为50-100nm，碳原子以sp3杂化轨道方式结合的含量大于99％。
10.步骤(1)中，加热处理的温度为50-70℃；优选地，加热处理的温度为60℃。
11.步骤(1)中，浓硫酸和浓硝酸混合物中浓硫酸与浓硝酸的体积比为9:1。
12.步骤(1)中，分别用氢氧化钠溶液和盐酸溶液进行反应时，温度为80-100℃，时间为1-5h。
13.步骤(2)中，预处理的纳米金刚石颗粒与plga的质量比为10-20:100。
14.步骤(3)中，静电纺丝的条件为：正极电压15-17kv，负极电压2.5-3.5kv，接受距离8-15cm，纺丝液流量为2-3ml/h。
15.本发明有益的技术效果在于：
16.本发明可以提高plga纳米纤维膜的机械强度，同时，金刚石作为生物材料，也具有
化学惰性、生物相容性和稳定性等良好性能，被认为是细胞培养的理想基体材料，对细胞的生长有很大的影响，将大大提升plga纳米纤维的生物性能。
17.本发明采用的plga材料生物相容性好、成本低、易于加工等优点，将其制备成plga纳米纤维，形成具有三维结构的类似天然纤维的仿生材料，
附图说明
18.图1为本发明实施例1所得复合材料的电镜图；
19.图2为不同纳米金刚石含量对复合材料膜机械性能的影响。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。
21.实施例1
22.一种金刚石掺杂plga纳米纤维复合材料，所述复合材料的制备方法为：
23.(1)称取1g粒径为50nm的纳米金刚石颗粒，在100ml浓硫酸和浓硝酸混合物(9:1)中，加热至60℃，处理24h，再将处理后的颗粒放入0.1mnaoh水溶液中90℃反应2h，再在0.1m hcl溶液中90℃反应2h，最后用去离子水淋洗后离心干燥，制得预处理的纳米金刚石颗粒；
24.(2)取0.5g(10％)预处理的纳米金刚石颗粒分散于六氟异丙醇中搅拌并超声10min，再将5g plga加入超声分散后的分散液中，于磁力搅拌器上220r/min加热搅拌3h，得到静电纺丝溶液；
25.(3)将静电纺丝溶液装入玻璃注射器中，固定在微量输液泵上，然后将电源正极与玻璃注射剂的针头相连，电源则与接收板相连。采用静电纺丝法制备纳米纤维复合材料；纺丝条件设置为：正极电压15.5kv，负极电压2.5kv，接受距离15cm，纺丝液流量为2.4ml/h。复合材料的电镜图如图1所示，由图1可以看出，金刚石掺杂的plga纳米纤维材料直径在200-400nm之间，纤维表面形态较为均一，表明金刚石纳米纤维颗粒在纳米纤维中分布均匀。所得复合材料的力学性能测试如图2所示。
26.实施例2
27.一种金刚石掺杂plga纳米纤维复合材料，所述复合材料的制备方法为：
28.(1)称取1g粒径为50nm的纳米金刚石颗粒，在100ml浓硫酸和浓硝酸混合物(9:1)中，加热至60℃，处理24h，再将处理后的颗粒放入0.1m naoh水溶液中90℃反应2h，再在0.1m hcl溶液中90℃反应2h，最后用去离子水淋洗后离心干燥，制得预处理的纳米金刚石颗粒；
29.(2)取0.75g(15％)预处理的纳米金刚石颗粒分散于六氟异丙醇中搅拌并超声10min，再将5g plga加入超声分散后的分散液中，于磁力搅拌器上280r/min加热搅拌3h，得到静电纺丝溶液；
30.(3)将静电纺丝溶液装入玻璃注射器中，固定在微量输液泵上，然后将电源正极与玻璃注射剂的针头相连，电源则与接收板相连。采用静电纺丝法制备纳米纤维复合材料；纺丝条件设置为：正极电压16kv，负极电压2.5kv，接受距离13cm，纺丝液流量为2.5ml/h。所得复合材料的力学性能测试如图2所示。
31.实施例3
32.一种金刚石掺杂plga纳米纤维复合材料，所述复合材料的制备方法为：
33.(1)称取1g粒径为50nm的纳米金刚石颗粒，在100ml浓硫酸和浓硝酸混合物(9:1)中，加热至60℃，处理24h，再将处理后的颗粒放入0.1m naoh水溶液中90℃反应2h，再在0.1m hcl溶液中90℃反应2h，最后用去离子水淋洗后离心干燥，制得预处理的纳米金刚石颗粒；
34.(2)取1g(20％)预处理的纳米金刚石颗粒分散于六氟异丙醇中搅拌并超声10min，再将5g plga加入超声分散后的分散液中，于磁力搅拌器上300r/min加热搅拌3h，得到静电纺丝溶液；
35.(3)将静电纺丝溶液装入玻璃注射器中，固定在微量输液泵上，然后将电源正极与玻璃注射剂的针头相连，电源则与接收板相连。采用静电纺丝法制备纳米纤维复合材料；纺丝条件设置为：正极电压16.5kv，负极电压2.5kv，接受距离11cm，纺丝液流量为3.0ml/h。所得复合材料的力学性能测试如图2所示。
36.对比例1
37.参照实施例1中的步骤，区别在于单纯的plga静电纺丝；所得纤维力学性能测试如图2所示。由图可以看出随着金刚石纳米颗粒的加入，plga纳米纤维的断裂载荷逐渐增大，表明纳米金刚石起到了增强纳米纤维材料机械性能的效果。纳米金刚石含量达到一定比例后，纤维材料的强度开始下降，可能是由于金刚石达到一定含量后开始团聚，破坏了纳米金刚石颗粒与plga之间的相互作用力。