一種磁控多級孔納米緩釋骨修復材料、制備方法及其應用的制作方法
【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制作方法，可應用于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，然后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，最后引入磁性粒子，作為磁控開關，實現對藥物的緩控釋作用，本發明用于臨床后，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、制備方法及其應用
【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制作方法，具體在于提供一種應用于惡性骨腫瘤引起的大的骨缺損的治療和再生代替材料。屬于納米生物材料領域。
【背景技術】
[0002]國外的Maria Vallet-Regi課題組和國內的趙東元、余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。陳建偉等制備了一種具有骨修復性能的新型介孔生物玻璃材料，并考察了其體外生物活性；常江課題組用硫酸慶大霉素作為模型藥物，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霉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于治療大骨缺損、骨質疏松、骨感染和骨腫瘤，并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，可應用于藥物輸送和骨再生領域。在多級孔制備方面，曲鳳玉課題組以天然植物大薊髓芯和干玉米為大孔模板，以嵌段共聚物為介孔軟模板，制備了大孔孔徑、孔壁為介孔相的多級復合孔生物活性玻璃，并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制備方法。
[0005]本發明的最后一個目的是將磁控多級孔納米緩釋骨修復材料應用于載藥釋藥，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，大孔用于細胞培養，實現成骨細胞的附著生長，載入大分子藥物鹿茸多肽，并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，并作為大孔釋藥系統的開關，小孔用于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制備方法為:首先，制備多級孔生物活性玻璃(MMBG)，然后，制備功能化的四氧化三鐵納米微球，最后，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，然后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，并研究磁控多級孔納米緩釋骨修復材料對于大鼠骨髓間充質干細胞成骨分化的影響，并探索其調控機理。
[0009]本發明之制備方法是:
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 (正硅酸乙酯)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-磷酸氫二鈉緩沖液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
三乙氧基硅烷0.2 mL 2)制備介孔生物玻璃溶膠
P123 (表面活性劑)4 g溶于無水乙醇60 mL,iJPA0.5 mo I L—1鹽酸lg，TEOS (正硅酸乙酯)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)制備介孔生物玻璃的材料
地中海海綿預處理后，置于平皿，滴入2)制備好的介孔生物玻璃溶膠，飽和即可，自然晾干后，重復多次。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制備
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。然后用甲醇洗5次制備成粉末狀的納米四氧化三鐵粉末。然后，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后，逐滴加入4mL正硅酸乙酯，并不停地攪拌，繼續攪拌24 h得到Fe304iSi02微球，產品用磁鐵分離，然后在乙醇中洗滌6次。取Ig制備好的Fe304@Si02微球加入到100 mL的異丙醇中劇烈攪拌滴加0.2mL的三乙氧基硅烷攪拌24 h。樣品取出用乙醇洗滌6次，干燥后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制備
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，然后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干細胞的分離、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。本試驗制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，本發明之制備方法是:通過XRD技術對多級孔材料進行表征，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可以看出制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，小于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 (正硅酸乙酯)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-磷酸氫二鈉緩沖液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
三乙氧基硅烷0.2 mL 5)制備介孔生物玻璃溶膠
P123 (表面活性劑)4 g溶于無水乙醇60 mL,iJPA0.5 mo I L—1鹽酸lg，TEOS (正硅酸乙酯)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)制備介孔生物玻璃的材料地中海海綿預處理后，置于平皿，滴入2)制備好的介孔生物玻璃溶膠，飽和即可，自然晾干后，重復多次。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制備
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。然后用甲醇洗5次制備成粉末狀的納米四氧化三鐵粉末。然后，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后，逐滴加入4mL正硅酸乙酯，并不停地攪拌，繼續攪拌24 h得到Fe304iSi02微球，產品用磁鐵分離，然后在乙醇中洗滌6次。取Ig制備好的Fe304@Si02微球加入到100 mL的異丙醇中劇烈攪拌滴加0.2mL的三乙氧基硅烷攪拌24 h。樣品取出用乙醇洗滌6次，干燥后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制備
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，然后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，將一種用于抗炎反應的藥 物黃芩苷作為模型藥物。首先將黃芩苷溶解于乙醇中，然后和6)中制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。然后再研究磁控多級孔納米緩釋骨修復材料對于黃芩苷的釋放作用。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干細胞增殖分化機制的研究
本發明制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干細胞的增殖和分化的影響。實驗結果如圖4所示，未分化的間充質干細胞(MSCs)均呈現均一，飽滿的細胞形態，并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，對于細胞無毒性，可以應用于骨細胞的培養，進而應用于骨修復領域。
【權利要求】
1.磁控多級孔納米緩釋骨修復材料，其特征在于: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，其特征在于:實現多級孔的多重功能，大孔用于細胞培養，實現成骨細胞的附著生長，載入大分子藥物鹿茸多肽，然后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，小孔用于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制作方法，其特征在于: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，其特征在于: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于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，其特征在于: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，然后用磁性納米離子將大孔堵上，作為開關實現對于大分子 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】于興華, 王虹蘇 申請人:吉林大學