一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法
【專利摘要】一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法，包括一個制備介孔生物活性玻璃的步驟，一個制備甲基改性介孔生物活性玻璃的步驟，一個制備羧基改性介孔生物活性玻璃的步驟，一個擔載抗結核藥利福平的步驟，一個擔載抗結核藥異煙肼的步驟，一個配置打印漿料的步驟，一個三維打印制備人工骨支架的步驟，首先利用CAD軟件制作一個3D模型的圓柱體，以混合漿料為打印墨水，將打印墨水裝入打印針筒倉中，運用塑料針頭按照3D模型以X-Y方向交替方式進行打印，最終得到一種新型抗結核緩釋人工骨支架。運用本方法制備的抗結核骨支架能在體內持續釋放抗結核藥物，同時具有良好的成骨性能，對治療骨結核病灶缺損的修復具有顯著作用。
【專利說明】一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法
[0001]【技術領域】:
本發明屬于生物醫藥領域，尤其涉及一種人工骨支架，特別是一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法。
[0002]【背景技術】:
最近幾年來的流行病學調查表明，全球結核病的發病率呈增高趨勢。根據調查估計，全球現有的結核病人約2000萬，我國現在患結核病的人數居世界第二位，約有結核病患者500萬左右。在所有結核病患者中，患有骨與關節結核的病人約占1%~2%。隨著艾滋病患病率的逐年增高和各種免疫抑制劑的使用增多，其患病人數也呈逐年遞增趨勢。骨關節結核是肺外結核中最常見的一種，近年來發病率有明顯回升的趨勢。
在傳統骨結核的治療中我們往往采用全身早期、規律、全程、聯合、適量的原則進行藥物治療。病灶清除手術去除感染壞死組織是局部治療的重要手段，骨關節結核患者行感染病灶清除術后主要依靠全身抗結核藥物治療，往往術后也立即在病灶局部放置抗結核藥物來加強抗感染治療。在眾多骨與關節結核病的治療方法中，主要的方法有藥物治療和外科手術治療兩種。很多骨與關節結核的病人，尤其是有明顯的骨、關節破壞并導致臨床嚴重癥狀的病人，最后往往需要行病灶清除等外科手術干預。
[0003]
【發明內容】
:
本發明所要解決的技術問題是提供一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法，所述的這種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法要解決現有技術中的人工骨支架治療結核的效果不佳的技術問題。
[0004]本發明一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法，包括以下步驟:
1)一個制備介孔生物活性玻璃的步驟，分別稱取聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣和磷酸三乙酯，所述的聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣和磷酸三乙酯的質量比為:3飛:6^7:1-2:0.5^1,然后將聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物完全溶解于乙醇中，攪拌條件下加入正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣、磷酸三乙酯，室溫攪拌反應If 36小時，后轉移入一個容器中，揮發干燥5~10天，獲得的產品在600-700攝氏度溫度煅燒4-8小時去除聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物，得到介孔生物活性玻璃；
2)一個制備甲基改性介孔生物活性玻璃的步驟，稱取介孔生物活性玻璃，將介孔生物活性玻璃加入到預先干燥的有機溶劑中，所述的介孔生物活性玻璃和有機溶劑的質量體積比為lg:8(Tl50ml，加熱至70-90攝氏度回流，然后向其中添加硅烷偶聯劑甲基三乙氧基硅烷，獲得甲基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反應12~24小時后，離心分離甲基改性的介孔生物活性玻璃，洗滌1~4次后干燥待用；
3)一個制備羧基改性介孔生物活性玻璃的步驟，稱取介孔生物活性玻璃，將介孔生物活性玻璃加入到預先干燥的有機溶劑中，所述的介孔生物活性玻璃和有機溶劑的質量體積比為lg:8(Tl50ml，加熱至70-90度回流，然后向其中添加硅烷偶聯劑三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，獲得羧基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反應12~24小時后，離心分離羧基改性的介孔生物活性玻璃，洗滌1~4次后干燥待用；
4)一個擔載抗結核藥利福平的步驟，將利福平溶解于二甲亞砜中配制8~12mg/ml的溶液，稱取甲基改性介孔生物活性玻璃，將甲基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述利福平溶液中，甲基改性介孔生物活性玻璃和利福平溶液的質量體積比Ig:8~12ml，室溫攪拌18~26小時后離心分離，獲得含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃；
5)—個擔載抗結核藥異煙肼的步驟,將異煙肼溶解于水中配制45~55mg/ml的溶液,稱取羧基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述異煙肼溶液中，所述的羧基改性介孔生物活性玻璃和異煙肼溶液的質量體積比為Ig:8~12ml，中，室溫攪拌If 26小時后離心分離，獲得含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃；
6)一個配置打印漿料的步驟，將PHBHHx(Mw=8~12*105)溶解于氯仿與二甲亞砜的混合溶液中，所述的氯仿與二甲亞砜的體積比15~25:70-100，所述的PHBHHx與混合溶液的質量體積比為lg:8~12 ml，形成透明的聚合物溶液，將含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃分別加入到上述聚合物溶液中，所述的含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的質量體積比為0.05^1.2g: f 2ml，所述的含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的質量體積比為0.05^1.2g:f2ml，充分攪勻至糊狀物；
7)—個三維打印制備人工骨支架的步驟，首先利用CAD軟件制作一個3D模型的圓柱體，以步驟6)的混合漿料為打印墨水，將打印墨水裝入打印針筒倉中，在壓縮空氣的作用下，運用20-40G粗細的塑料針頭按照3D模型以X-Y方向交替方式進行打印，每一層的相鄰打印支之間距離為600-800 μ m，最終得到一種抗結核緩釋人工骨支架。
[0005]進一步的，所述加入的乙醇和聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物質量的質量體積比為Ig:l(T30ml。
[0006]進一步的，所述的有機溶劑為甲苯或乙苯。
[0007]進一步的，所述的3D模型為一個直徑為6mm,高為8mm的圓柱體。
[0008]進一步的,三維打印過程在第四代3D_Bioplotter system中進行。
[0009]本發明是一種新型的骨組織工程支架，同時滿足骨缺損的替代和藥物定向緩釋的需求，為解決骨結核所致骨缺損的修復問題提供新思路。運用本發明的方法制備的抗結核骨支架能在體內持續釋放抗結核藥物，同時具有良好的成骨性能，對治療骨結核病灶缺損的修復具有顯著作用。
[0010]本發明和已有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本發明將負載在人工骨材料中的抗結核藥物，術后植入體內可長時間緩慢釋放，維持局部有效的抗結核藥物濃度，有助于骨移植物周圍骨組織再生同時抑制局部結核桿菌的繁殖，從而避免局部結核病灶的復發，促進患者的康復。
[0011]【具體實施方式】:
實施例1
1.介孔生物活性玻璃的制備
4g三嵌段共聚物表面活性劑P123 (聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物寫具體的化學名稱)溶解于60ml乙醇中，攪拌條件下加入6.7g正硅酸四乙酯、1.4g四水合硝酸鈣、0.73g磷酸三乙酯，室溫攪拌反應一天，后轉移入表面皿中在通風櫥中揮發干燥I周，獲得的干膠在650度煅燒6小時去除P123，得到介孔生物活性玻璃(MBG)。
[0012]2.羧基和甲基改性介孔生物活性玻璃的制備
0.5g MBG粉體加入到50ml預先干燥的甲苯中，加熱至80度回流。向其中添加0.1g的硅烷偶聯劑甲基三乙氧基硅烷，以制備甲基改性的MBG溶液，溶液充分反應16h后，離心分離MBG-CH3粉體，乙醇多次洗滌干燥待用。
[0013]同樣地，添加0.1g的硅烷偶聯劑三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，以制備羧基改性的MBG (MBG-COOH) ο
[0014]3.抗結核藥物的擔載
改性后的MBG-CH3粉體和MBG-COOH粉體分別用于擔載抗結核藥利福平和異煙肼。
[0015]擔載過程如下:
首先將異煙肼溶解于水中配制50mg/ml藥液，取Ig MBG-COOH粉體浸泡于IOml上述INH溶液中，室溫攪拌一天后離心分離。
[0016]類似地，將利福平溶解于二甲亞砜中配制10mg/ml藥液，取Ig MBG-CH3粉體浸泡于IOml上述RFP溶液中，室溫攪拌一天后離心分離。
[0017]4.三維打印制備復合支架
在三維打印之前，須將載藥MBG粉體與聚(3-羥基丁酸-共-3-羥基己酸)配制(如何配置成合適于打印的漿料。具體過程如下:將0.2gPHBHHx(3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯)(Mw=9.5*105)溶解于2ml氯仿與二甲亞砜的混合溶液中(體積比CHCl3:DMS0=20:80)，形成透明的聚合物溶液。過400目篩的載藥MBG-1NH和MBG-RFP各一定質量(多少質量？)，加入到上述混合液中，劇烈充分攪勻至一粘滯糊狀物。
[0018] 三維打印過程在第四代3D_Bioplotter system上進行。復合支架的3D模型由CAD繪制，為一直徑為6mm，高為8mm的圓柱體。以MBG/PHBHHx的混合漿料為打印墨水裝入打印針筒倉中，在具有一定壓力的壓縮空氣的作用下(具體按照打印機的操作說明)，運用25G粗細的塑料針頭按照3D模型以X-Y方向交替方式進行打印，每一層的相鄰打印支之間距離為700 μ m，最終得到一種新型抗結核緩釋人工骨支架。運用該方法制備的抗結核骨支架能在體內持續釋放抗結核藥物，同時具有良好的成骨性能，對治療骨結核病灶缺損的修復具有顯著作用。
【權利要求】
1.一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)一個制備介孔生物活性玻璃的步驟，分別稱取聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣和磷酸三乙酯，所述的聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣和磷酸三乙酯的質量比為3飛:6^7:1-2:0.5^1,然后將聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物完全溶解于乙醇中，攪拌條件下加入正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣、磷酸三乙酯，室溫攪拌反應If 36小時，后轉移入一個容器中，揮發干燥5~10天，獲得的產品在600-700攝氏度溫度下煅燒4-8小時去除聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物，得到介孔生物活性玻璃； 2)—個制備甲基改性介孔生物活性玻璃的步驟，稱取介孔生物活性玻璃，將介孔生物活性玻璃加入到預先干燥的有機溶劑中，所述的介孔生物活性玻璃和有機溶劑的質量體積比為lg:8(Tl50ml，加熱至70-90攝氏度回流，然后向其中添加硅烷偶聯劑甲基三乙氧基硅烷，獲得甲基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反應12~24小時后，離心分離甲基改性的介孔生物活性玻璃，洗滌1~4次后干燥待用； 3)一個制備羧基改性介孔生物活性玻璃的步驟，稱取介孔生物活性玻璃，將介孔生物活性玻璃加入到預先干燥的有機溶劑中，所述的介孔生物活性玻璃和有機溶劑的質量體積比為lg:8(Tl50ml，加熱至70-90度回流，然后向其中添加硅烷偶聯劑三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，獲得羧基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反應12~24小時后，離心分離羧基改性的介孔生物活性玻璃，洗滌1~4次后干燥待用； 4)一個擔 載抗結核藥利福平的步驟，將利福平溶解于二甲亞砜中配制8~12mg/ml的溶液，稱取甲基改性介孔生物活性玻璃，將甲基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述利福平溶液中，甲基改性介孔生物活性玻璃和利福平溶液的質量體積比Ig:8~12ml，室溫攪拌18~26小時后離心分離，獲得含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃； 5)—個擔載抗結核藥異煙肼的步驟,將異煙肼溶解于水中配制45~55mg/ml的溶液,稱取羧基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述異煙肼溶液中，所述的羧基改性介孔生物活性玻璃和異煙肼溶液的質量體積比為Ig:8~12ml，中，室溫攪拌If 26小時后離心分離，獲得含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃； 6)—個配置打印漿料的步驟，將PHBHHx溶解于氯仿與二甲亞砜的混合溶液中，所述的氯仿與二甲亞砜的體積比15~25:70-100，所述的PHBHHx與混合溶液的質量體積比為lg:8~12 ml，形成透明的聚合物溶液，將含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃分別加入到上述聚合物溶液中，所述的含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的質量體積比為0.05^1.2g: f 2ml，所述的含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的質量體積比為0.05^1.2g: f 2ml，充分攪勻至糊狀物； 7)—個三維打印制備人工骨支架的步驟，首先利用CAD軟件制作一個3D模型的圓柱體，以步驟6)的混合漿料為打印墨水，將打印墨水裝入打印針筒倉中，在壓縮空氣的作用下，運用20-40G粗細的塑料針頭按照3D模型以X-Y方向交替方式進行打印，每一層的相鄰打印支之間距離為600-800 μ m，最終得到一種抗結核緩釋人工骨支架。
2.如權利要求1所述的一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:所述加入的乙醇和聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物質量的質量體積比為Ig:l0~30ml。
3.如權利要求1所述的一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:所述的有機溶劑為甲苯或乙苯。
4.如權利要求1所述的一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:所述的3D模型為一個直徑為 6mm、高為8mm的圓柱體。
5.如權利要求1所述的一種抗結核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:三維打印過程在第四代3D_Bioplotter system中進行。
【文檔編號】A61L27/18GK104001218SQ201410271206
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】李坤, 葉曉健, 余將明 申請人:中國人民解放軍第二軍醫大學