一種磁控多級孔納米緩釋骨修復材料、製備方法及其應用的製作方法

2023-11-10 10:26:07

一種磁控多級孔納米緩釋骨修復材料、製備方法及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的配方及製作方法，可應用於惡性骨腫瘤引起的骨缺損的治療和再生，本發明用地中海海綿為生物模板，實現地中海海綿納米多級孔的多重功能，然後在模板上澆注已經配置好的溶液，煅燒成介孔生物活性玻璃，來作為藥物的載體，最後引入磁性粒子，作為磁控開關，實現對藥物的緩控釋作用，本發明用於臨床後，將提高我國骨缺損治療水平與治療效果，本發明具有巨大的市場前景和經濟、社會效益。
【專利說明】—種磁控多級孔納米緩釋骨修復材料、製備方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的配方及製作方法，具體在於提供一種應用於惡性骨腫瘤引起的大的骨缺損的治療和再生代替材料。屬於納米生物材料領域。
【背景技術】
[0002]國外的Maria Vallet-Regi課題組和國內的趙東元、餘承忠課題組均合成了多種介孔生物活性玻璃，其孔徑分布均一、可調，比表面積及孔容較大。人們期望利用介孔材料的這些特點，獲得組分、結構可控，生物性能更佳的新型生物玻璃材料。陳建偉等製備了一種具有骨修復性能的新型介孔生物玻璃材料，並考察了其體外生物活性；常江課題組用硫酸慶大黴素作為模型藥物，通過改變介孔生物玻璃的組成、性質和形狀來評價材料對硫酸慶大黴素的擔載和釋放性質；Maria Vallet-Regi撰寫綜述總結了生物陶瓷作為藥物遞送系統可用於治療大骨缺損、骨質疏鬆、骨感染和骨腫瘤，並可通過提供外部刺激如磁場、超聲波或光來實現在特定的癌細胞釋放藥物功能。指出作為第三代生物陶瓷，可應用於藥物輸送和骨再生領域。在多級孔製備方面，曲鳳玉課題組以天然植物大薊髓芯和幹玉米為大孔模板，以嵌段共聚物為介孔軟模板，製備了大孔孔徑、孔壁為介孔相的多級複合孔生物活性玻璃，並研究了其體外成骨性能。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種磁控多級孔納米緩釋骨修復材料。
[0004]本發明的另一目的是提供的一種磁控多級孔納米緩釋骨修復材料製備方法。
[0005]本發明的最後一個目的是將磁控多級孔納米緩釋骨修復材料應用於載藥釋藥，骨細胞培養方面的應用。
[0006]本發明之磁控多級孔納米緩釋骨修復材料是選用地中海海綿作為為多級孔模板，用水熱合成法進行孔壁晶化，形成多級孔孔壁為介孔生物玻璃的材料。磁控多級孔納米緩釋骨修復材料具有生物相容性，可降解性，通過用地中海海綿為生物模板，利用地中海海綿的納米多級孔的多重功能，大孔用於細胞培養，實現成骨細胞的附著生長，載入大分子藥物鹿茸多肽，並且將設計合成的功能化四氧化三鐵納米微球與多級孔材料結合，並作為大孔釋藥系統的開關，小孔用於載入小分子藥物黃芩苷，實現對小分子藥物的緩釋作用。
[0007]本發明之磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的製備方法為:首先，製備多級孔生物活性玻璃(MMBG)，然後，製備功能化的四氧化三鐵納米微球，最後，通過嫁接法對合成的多級孔生物活性玻璃進行功能化處理，使其表面 帶有羧基基團，首先通過浸潰法擔載大分子鹿茸多肽藥物，然後與功能化的四氧化三鐵納米微球通過氫鍵和多級孔生物活性玻璃的大孔結合形成大分子藥物的開關，再用浸潰法使多級孔生物活性玻璃的小孔擔載黃芩苷等小分子藥物。
[0008]本發明之磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的應用為:磁控多級孔納米緩釋骨修復材料作為黃芩苷，鹿茸多肽等藥物的載體，來實現載藥和對藥物的緩控釋作用，並研究磁控多級孔納米緩釋骨修復材料對於大鼠骨髓間充質幹細胞成骨分化的影響，並探索其調控機理。
[0009]本發明之製備方法是:
O具體配方
P123 (表面活性劑)4 g 無水乙醇310 mL 鹽酸 Ig 0.5 mo 1 L-1 TEOS (正矽酸乙酯)6.7 g TEP (磷酸三乙脂)0.73 g 四水硝酸鈣1.4 g
磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩衝液PH為7.35-7.45
二水硫酸鈣
地中海海綿
氯化鐵2.6 g
檸檬酸三鈉LOg
醋酸鈉4.0 g
乙二醇80 mL
濃氨水
異丙醇
黃芩苷
三乙氧基矽烷0.2 mL 2)製備介孔生物玻璃溶膠
P123 (表面活性劑)4 g溶於無水乙醇60 mL,iJPA0.5 mo I L—1鹽酸lg，TEOS (正矽酸乙酯)6.7 g, TEP (磷酸三乙脂)0.73 g，四水硝酸鈣1.4 g，在室溫下攪拌24 h。
[0010]3)製備介孔生物玻璃的材料
地中海海綿預處理後，置於平皿，滴入2)製備好的介孔生物玻璃溶膠，飽和即可，自然晾乾後，重複多次。將天然海綿中經2)介孔生物玻璃溶膠處理過的天然海綿在管式爐中600°C下焙燒6 h0
[0011]4)功能化的四氧化三鐵納米微球的製備
在80 mL乙二醇中，分別加入2.6 g氯化鐵，1.0 g檸檬酸三鈉，4.0 g醋酸鈉，攪拌，裝入反應釜中，在200 1:高溫晶化10 h。然後用甲醇洗5次製備成粉末狀的納米四氧化三鐵粉末。然後，在250 mL無水乙醇中加入的1.4g納米四氧化三鐵微球，再加5 mL濃氨水。在30 °C下攪拌15 min後，逐滴加入4mL正矽酸乙酯，並不停地攪拌，繼續攪拌24 h得到Fe304iSi02微球，產品用磁鐵分離，然後在乙醇中洗滌6次。取Ig製備好的Fe304@Si02微球加入到100 mL的異丙醇中劇烈攪拌滴加0.2mL的三乙氧基矽烷攪拌24 h。樣品取出用乙醇洗滌6次，乾燥後得到氨基化的磁性納米粒子。
[0012]5)磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的製備
通過嫁接法對合成的多級孔生物活性玻璃進行功能化處理，使其表面帶有羧基基團，首先通過浸潰法擔載鹿茸多肽藥物，然後與功能化的四氧化三鐵納米微球通過氫鍵結合，再用浸潰法擔載黃芩苷藥物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明之地中海海綿為模板的掃描電鏡圖。
[0014]圖2是本發明之多級孔生物活性玻璃的XRD圖。
[0015]圖3是本發明之功能化的四氧化三鐵微球的掃描電鏡圖。
[0016]圖4是本發明之大鼠骨髓間充質幹細胞的分離、培養圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，選用地中海海綿為多級孔生物模板，用P123作為表面活性劑，水熱合成法進行孔壁晶化，形成大孔孔壁為介孔生物玻璃的多級孔納米材料。本試驗製備的多級孔生物玻璃做掃描電鏡圖，可見大孔-介孔多級孔結構。如圖2所示，本發明之製備方法是:通過XRD技術對多級孔材料進行表徵，結果表明大孔孔壁均為二維六方的介孔結構，由此可見該多級孔的結構與我們設計的一致。從圖3可以看出製備的功能化四氧化三鐵的納米微球大小均一，粒徑較小，約為150 nm左右，小於多級孔生物活性玻璃的大孔孔徑，從尺度上表明可作為大孔釋藥系統的開關。
[0018]4)具體配方 P123 (表面活性劑)4 g 無水乙醇310 mL 鹽酸 Ig 0.5 mo I L-1 TEOS (正矽酸乙酯)6.7 g TEP (磷酸三乙脂)0.73 g 四水硝酸鈣1.4 g
磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩衝液PH為7.35-7.45
二水硫酸鈣
地中海海綿
氯化鐵2.6 g
檸檬酸三鈉LOg
醋酸鈉4.0 g
乙二醇80 mL
濃氨水
異丙醇
黃芩苷
三乙氧基矽烷0.2 mL 5)製備介孔生物玻璃溶膠
P123 (表面活性劑)4 g溶於無水乙醇60 mL,iJPA0.5 mo I L—1鹽酸lg，TEOS (正矽酸乙酯)6.7 g, TEP (磷酸三乙脂)0.73 g，四水硝酸鈣1.4 g，在室溫下攪拌24 h 。
[0019]6)製備介孔生物玻璃的材料地中海海綿預處理後，置於平皿，滴入2)製備好的介孔生物玻璃溶膠，飽和即可，自然晾乾後，重複多次。將天然海綿中經2)介孔生物玻璃溶膠處理過的天然海綿在管式爐中600°C下焙燒6 h0
[0020]4)功能化的四氧化三鐵納米微球的製備
在80 mL乙二醇中，分別加入2.6 g氯化鐵，1.0 g檸檬酸三鈉，4.0 g醋酸鈉，攪拌，裝入反應釜中，在200 1:高溫晶化10 h。然後用甲醇洗5次製備成粉末狀的納米四氧化三鐵粉末。然後，在250 mL無水乙醇中加入的1.4g納米四氧化三鐵微球，再加5 mL濃氨水。在30 °C下攪拌15 min後，逐滴加入4mL正矽酸乙酯，並不停地攪拌，繼續攪拌24 h得到Fe304iSi02微球，產品用磁鐵分離，然後在乙醇中洗滌6次。取Ig製備好的Fe304@Si02微球加入到100 mL的異丙醇中劇烈攪拌滴加0.2mL的三乙氧基矽烷攪拌24 h。樣品取出用乙醇洗滌6次，乾燥後得到氨基化的磁性納米粒子。
[0021]6)磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的製備
通過嫁接法對合成的多級孔生物活性玻璃進行功能化處理，使其表面帶有羧基基團，首先通過浸潰法擔載鹿茸多肽藥物，然後與功能化的四氧化三鐵納米微球通過氫鍵結合，再用浸潰法擔載黃芩苷藥物。
[0022]7)磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的載藥和釋藥實驗
在這一研究中，將一種用於抗炎反應的藥 物黃芩苷作為模型藥物。首先將黃芩苷溶解於乙醇中，然後和6)中製備好的磁控多級孔納米緩釋骨修復材料通過浸潰法進行載藥實驗，來研究其最大吸附量。然後再研究磁控多級孔納米緩釋骨修復材料對於黃芩苷的釋放作用。實驗結果表明磁控多級孔納米緩釋骨修復材料能實現黃芩苷藥物的緩慢釋放，可達22天的緩慢釋放。
[0023]8)磁控多級孔納米緩釋骨修復材料對大鼠骨髓間充質幹細胞增殖分化機制的研究
本發明製作出來的磁控多級孔納米緩釋骨修復材料，具有生物相容性，可降解性，研究了該材料對大鼠骨髓間充質幹細胞的增殖和分化的影響。實驗結果如圖4所示，未分化的間充質幹細胞(MSCs)均呈現均一，飽滿的細胞形態，並具有良好的多向分化潛能，表明這種材料具有較好的生物相容性，對於細胞無毒性，可以應用於骨細胞的培養，進而應用於骨修復領域。
【權利要求】
1.磁控多級孔納米緩釋骨修復材料，其特徵在於:其選擇的模板是地中海海綿作為生物模板。
2.根據權利I所述的生物模板地中海海綿，其特徵在於:實現多級孔的多重功能，大孔用於細胞培養，實現成骨細胞的附著生長，載入大分子藥物鹿茸多肽，然後用磁性納米粒子作為大孔開關，實現對大分子藥物的控釋作用，小孔用於載小分子藥物黃芩苷，實現對藥物的緩釋作用。
3.磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的製作方法，其特徵在於:在權利I所述的生物模板天然海綿上澆注已經配置好的介孔生物玻璃溶膠，在600°C焙燒6小時，水熱合成法進行孔壁晶化，形成多級孔孔壁為介孔生物玻璃的材料。
4.磁控多級孔納米緩釋骨修復材料應用，其特徵在於:在權利I所述的磁控多級孔納米緩釋骨修復材料與黃芩苷相結合，研究磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的多級孔特性對於黃芩苷藥物載藥與釋藥的應用。
5.磁控多級孔納米緩釋骨修復材料應用，其特徵在於:在權利I所述的磁控多級孔納米緩釋骨修復材料的大孔中引入鹿茸多肽大分子藥物，然後用磁性納米離子將大孔堵上，作為開關實現對於大分子 藥物鹿茸多肽的控釋作用。
【文檔編號】A61L27/56GK103463677SQ201310217099
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年6月4日 優先權日:2013年6月4日
【發明者】於興華, 王虹蘇 申請人:吉林大學