【文章內(nèi)容簡介】 等不良排斥反應(yīng)。（2）力學(xué)性能生物材料在人體內(nèi)會經(jīng)歷周邊組織帶來的擠壓、摩擦、沖擊等情況，因此，生物材料必須具有一定的機(jī)械強(qiáng)度才能滿足其功能需求。（3）耐老化可降解生物材料在人體內(nèi)有的只有幾小時或幾天，有的可長達(dá)幾年甚至十幾年，短時間內(nèi)其作用完成后應(yīng)在人體內(nèi)自行降解，而長時間則需要其具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠在人體內(nèi)長期發(fā)揮作用。（4）制作加工簡便生物材料在優(yōu)異的治療、修復(fù)和增進(jìn)的功能下，還應(yīng)容易制作和加工，且價格適中，適合大批量的工業(yè)化生產(chǎn)。生物材料植入人體內(nèi)后，可能對人體會產(chǎn)生不適反應(yīng)。主要有局部的組織反應(yīng)和全身的免疫反應(yīng)。（1）局部組織反應(yīng)①排異反應(yīng)：指人體內(nèi)植入異物，會在其周圍發(fā)生不同程度的炎癥反應(yīng)。人體不會很快代謝生物材料，就會在其周圍形成包囊，將生物材料與組織分隔開，隨后包囊會纖維化且不斷增厚，最終鈣化變硬，引起局部持續(xù)性感染。②鈣化：生物材料表面鈣化導(dǎo)致其喪失功能。這既有材料本身的原因，也有機(jī)體的原因。例如：材料的性質(zhì)、材料的機(jī)械運(yùn)動、局部營養(yǎng)不良、死亡細(xì)胞的沉積等。③感染：生物材料植入人體內(nèi)引起感染是最常見的。其原因有材料的污染或材料本身易導(dǎo)致感染。因此，植入時應(yīng)嚴(yán)格消毒滅菌，避免植入失敗。④血液反應(yīng)：若生物材料植入人體會干涉人體循環(huán)系統(tǒng)或與血液接觸就易出現(xiàn)血栓。⑤腫瘤：生物材料的致癌盡管臨床極少見，但在動物實驗中卻屢見不鮮?？赡苡捎谥掳┪镔|(zhì)在生物材料上的聚集或包囊的突變。因此生物材料不要使用刺激性強(qiáng)，有毒可溶物質(zhì)，盡可能使其表面粗糙，減少與組織的間隙。（2）全身免疫反應(yīng)生物材料植入人體可能會引起全身性免疫反應(yīng)，包括體液免疫反應(yīng)和細(xì)胞免疫反應(yīng)。常見于人工血管材料等于血液有直接接觸的生物材料。臨床上表現(xiàn)出過敏反應(yīng)、感染、惡性腫瘤的發(fā)生、軟組織鈣化或纖維化，尤其是肺的纖維化、動脈硬化等。將生物材料用于人體骨修復(fù)領(lǐng)域中，是近年來一個研究熱點。骨修復(fù)支架材料根據(jù)靶向釋放原理，利用生物材料攜帶促進(jìn)骨生長的基因定向到達(dá)骨缺損位置，并且緩慢釋放促進(jìn)骨組織的再生，可以提高骨修復(fù)的效果[1]。本研究所使用的材料有明膠、殼聚糖、羥基磷灰石、氧化石墨烯。它們用于生物材料具有其他材料沒有的優(yōu)點，但也存在一些缺點。明膠（Gelatin，GE）是以動物的皮和骨骼為原料，經(jīng)過加工制成的一種無味，半透明黃色的顆粒、薄片或粉末。明膠的主要成分是多肽分子混合物，分子量可達(dá)幾萬至十幾萬。明膠是一種兩性物質(zhì)。等電點在6 ~ 8左右（A型），當(dāng)pH 等電點，明膠帶正電荷，向電場陰極移動，具有酸性。當(dāng)pH 等電點，明膠帶負(fù)電荷，向電場陽極移動，具有堿性。明膠分子結(jié)構(gòu)上有大量的羥基、羧基和氨基，所以明膠具有極強(qiáng)的親水性。明膠在日常生活，生產(chǎn)制造方面有廣泛應(yīng)用：、罐頭、皮凍等食品方面。、片劑糖衣等。、膠卷、醫(yī)用X光夾片等。、印染、紡織、國防、航空、電子等各個領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。殼聚糖（Chitosan，CS）又名脫乙酰甲殼素，是由幾丁質(zhì)脫乙酰作用得到的，分子式：(C6H11NO4)N，其結(jié)構(gòu)如圖11所示。圖11 殼聚糖結(jié)構(gòu)圖殼聚糖大分子中有活潑的羥基和氨基，具有很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)能力。能發(fā)生水解、烷基化、?；?、羧甲基化、磺化、硝化、鹵化、縮合和絡(luò)合等化學(xué)反應(yīng)，可生成許多具有不同性能的衍生物，擴(kuò)大了殼聚糖的應(yīng)用范圍。殼聚糖具有許多生理活性，如：，。因此，殼聚糖具有廣泛的應(yīng)用，如：，。羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）[Ca10(PO4)6(OH)2]是生物體骨骼和牙齒的主要無機(jī)成分，具有優(yōu)良的生物相容性。其植入人體后，鈣和磷會游離出材料表面被身體吸收并生長出新的組織。有研究證明羥基磷灰石的晶粒越細(xì)，其生物相容性越高。因此，羥基磷灰石常常用于生物材料的原料。氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）是石墨烯的氧化物，有粉末狀、片狀或溶液狀。其結(jié)構(gòu)如圖12所示，它具有兩親性，從其邊緣到中央呈現(xiàn)親水至疏水的性質(zhì)分布。因此，氧化石墨烯可以降低其存在界面間的能量。氧化石墨烯是一種性能優(yōu)異的新型碳材料，具有很高的比表面積和其表面有豐富的官能團(tuán)。此外，GO還有抗菌性[2]，可被用來防止外部傷口的感染[3]。因此，氧化石墨烯用于生物復(fù)合材料的制備更是具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。圖12 氧化石墨烯結(jié)構(gòu)圖靜電紡絲技術(shù)如圖13，它是將聚合物溶液運(yùn)送至電紡箱中針頭處，產(chǎn)生液滴，在電場的作用下形成泰勒錐，從尖端延展出纖維細(xì)絲，接收至下端的接收板上，形成納米級的纖維膜。影響電紡出纖維膜的因素有以下幾點：（1）聚合物的分子量和分子結(jié)構(gòu)等、（2）溶液的濃度、粘度等[4]、（3）電紡時電壓的大小、（4）針頭與接收板之間的距離、（5）電紡箱中的溫度、濕度等、（6）針頭的形狀。利用靜電紡絲技術(shù)可以制備出具有良好生物相容性和可降解性，以及較大的比表面積和孔隙率的生物材料[5,6]。因此，本實驗將采用靜電紡絲技術(shù)制備四元復(fù)合纖維。圖13 靜電紡絲技術(shù)原理圖 隨著生物材料的發(fā)展，生物材料的制備從適應(yīng)生物環(huán)境向制備具有特殊功能的生物復(fù)合材料。近年來，制備出許多二元，甚至三元復(fù)合材料，它們具有其他材料所不具備的優(yōu)點及特殊功能，但在材料的機(jī)械強(qiáng)度、抗菌性等方面存在一些缺陷。因此，本研究采用靜電紡絲技術(shù)制備GE/CS/HA/GO四元復(fù)合纖維材料。在GE/CS/HA三元復(fù)合纖維體系中加入GO，將會提升復(fù)合纖維的機(jī)械強(qiáng)度和抗菌性。這也是本研究的創(chuàng)新點和出發(fā)點。采用靜電紡絲技術(shù)制備出GE/CS/HA/GO四元復(fù)合纖維材料。（1）人體骨是有一定的結(jié)構(gòu)，所以利用微圖案模板電紡纖維，會使復(fù)合纖維具有一定結(jié)構(gòu)，更利于發(fā)揮其功能[7]。在GE/CS/HA三元體系的最優(yōu)條件基礎(chǔ)上制備GE/CS/HA/GO四元復(fù)合纖維，利用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡對其形貌進(jìn)行研究，探索添加GO的最優(yōu)濃度，以及圖案化模板的選擇。（2）在最優(yōu)條件下制備的四元復(fù)合纖維在模擬體液環(huán)境下，考察其對牛血清蛋白的吸附量?？疾霣SA的初始濃度、BSA的pH、和BSA吸附時間對其吸附蛋白的影響。（3）無序化和圖案化GE/CS/HA/GO四元復(fù)合纖維進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測試，考察其在力學(xué)方面的性能。 表21 材料和試劑名稱規(guī)格廠家明膠化學(xué)純北京化工廠殼聚糖分析純浙江金殼生物化學(xué)有限公司羥基磷灰石分析純上海華藍(lán)化學(xué)科技有限公司氧化石墨烯分析純上海山浦化工有限公司高錳酸鉀分析純陜西省西安化玻站總經(jīng)銷磷酸二氫銨分析純天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司氯化鈉分析純天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司氯化鉀分析純天津永晟精細(xì)化工有限公司磷酸二氫鉀分析純天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司磷酸氫二鈉分析純天津永晟精細(xì)化工有限公司過氧化氫分析純天津永晟精細(xì)化工有限公司鹽酸分析純天津市風(fēng)傳化學(xué)試劑科技有限硫酸分析純北京化工廠乙酸分析純天津永晟精細(xì)化工有限公司表22 實驗儀器名稱規(guī)格廠家靜電紡絲機(jī)TL01深圳通力微納科技有限公司掃描電子顯微鏡LEO1430VPCarl Zeiss, Germany透射電子顯微鏡JEM2100FJEOL, Japan光學(xué)顯微鏡XYRFL寧波舜宇儀器有限公司紫外分光光度計U3310日立公司, 日本萬能力學(xué)測試儀UTM6104深圳三思縱橫科技股份有限公司（1）Hummers method制備氧化石墨烯和還原氧化石墨烯：將5g石墨和115mL濃硫酸和25g高錳酸鉀混合均勻，置于0℃下的500mL蒸餾瓶中，攪拌2h，然后在35℃下油浴中回流攪拌12h，加入蒸餾水，在90℃油浴中加熱30min。然后加入15mLH2O2，攪拌30min，過濾，調(diào)節(jié)pH至中性，在60℃干燥箱中干燥，得到GO。（2）電紡液的制備：將CS溶解在體積分?jǐn)?shù)為20%的乙酸水溶液中，攪拌12h后，將HA和GO混合研磨30min后加入電紡液，超聲分散30min后，攪拌12h，最后將GE加入電紡液中攪拌均勻，在6070℃恒溫水浴中溶脹GE，攪拌1