一種包埋載藥硅質體的磷酸鈣骨水泥及其制備方法和應用與流程

本發明涉及一種生物醫用材料技術領域的方法，特別是涉及一種包埋載藥硅質體磷酸鈣骨水泥及其制備方法和應用。

技術背景

骨腫瘤(bonetumor)是發生于骨骼或其附屬組織(血管、神經、骨髓等)的腫瘤，是常見病。同身體其它組織一樣，其確切病因不明。腫瘤分為良性腫瘤和惡性腫瘤。良性腫瘤容易清除干凈，一般不轉移，不復發，對器官、組織只有擠壓、阻塞作用；惡性腫瘤破壞組織、器官的結構和功能，一起壞死出血并感染，嚴重威脅人類生命。骨腫瘤或瘤樣病變以手術刮除或切除為主。腫瘤手術力求徹底，以免復發或引起惡變，手術切除后以填充人工合成骨修復材料進行填充并治療。手術雖然可以快速切除原發病灶，但如果切除不干凈，癌細胞還會繼續擴散，然而化療藥物如紫杉醇、鹽酸阿霉素、柔紅霉素、長春新堿等在治愈患者或明顯延長患者生命方面有效作用，但對人體正常細胞也有相當大的毒副作用。將抗癌藥物制劑化減少毒副作用便成為研究重點。

硅質體藥物載體材料，即通過溶膠/凝膠法和自組裝過程形成的一種新型運載材料，硅質體中si的含量低于4%，脂質層中形成一層原子厚度的硅氧網絡結構，增加了穩定性，解決了穩定性差的問題。與脂質體一樣，硅質體具有脂質雙層膜囊泡結構，生物相容性好，并且可以生物降解，不會殘留在生物體內。它不僅可以包埋親水性、親油性藥物，甚至還可兩親性藥物。利用硅質體作為藥物載體可以輸送小分子抗癌藥物、蛋白質藥物、基因以及磁性顆粒等各種不同功能的物質，從而實現多種藥物或多種治療方法的聯合，使之成為診斷癌癥和殺死癌細胞的有力工具。通過調控硅質體表面si-o-si的縮合度，可控制內載藥物的釋放速率。研究證明，隨著si-o-si縮合度增加，藥物釋放速率降低。

本發明結合藥物硅質體包埋技術和可注射性無機磷酸鈣骨水泥材料相結合，能在體內注射后形成以人工骨，alpha-磷酸三鈣水化后將硅質體藥物固定于人工骨內部，藥物又會隨著殼層的逐步降解得到緩慢釋放和降解，進而安全地代謝出體外。

技術實現要素：

為克服現有技術的不足，本發明提供一種包埋載藥硅質體磷酸鈣骨水泥的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現，：

一種包埋載藥硅質體磷酸鈣骨水泥的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

（1）將自固化組分和制熱的納米材料混合，得到改性的骨水泥固相粉末，其中alpha-磷酸三鈣材料包裹運載作用，紫杉醇@硅質體起到抗癌的作用；

（2）以磷酸鈉為主體，以磷酸化殼聚糖、羥丙基甲基纖維素、明膠為改性劑，制備中性骨水泥固化液，改善了配方可注射性；

（3）將骨水泥固相粉末與固化液混合，增加了固化產物主要成分羥基磷灰石，紫杉醇@硅質體在生物體內具有很好的降解能力。

步驟（2）所述的磷酸溶液中磷酸鈉的質量分數為10-20%，磷酸化殼聚糖的質量分數為0.01-1%，羥丙基甲基纖維素的質量分數為0.01-1%，明膠的質量分數為0.01-1%；配制方式為室溫溶解或60℃以下加熱助溶，還可以輔以機械攪拌或磁力攪拌。

步驟（1）所述的紫杉醇@硅質體質量分數為0.1-1%。

alpha-磷酸三鈣粒徑為15-100nm，紫杉醇@硅質體為100-200nm；混合方式為使用瑪瑙研缽將粉末在干燥環境中充分研磨。

具體步驟如下：

（1）硅質體原料的制備：

三頸瓶中加入十六烷胺和乙醇溶劑，充分溶解后加入1/2摩爾量的溴代十六烷，加入催化劑無水碳酸鈉，回流120h后停止反應，反復精制得到雙十六烷胺；將雙十六烷胺與琥珀酸酐加入干燥的四氫呋喃中，充分反應24h，濃縮，用氯仿溶解后依次用10%檸檬酸及飽和氯化鈉分液洗滌，溶劑蒸發后得粗產品，然后用乙腈重結晶精制；精制后的產物在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（edc）催化下，與氨丙基三乙氧基硅烷反應，制備得到硅質體粗原料，柱層析精制得到硅質體精原料；

（2）載紫杉醇硅質體的制備：

將步驟（1）中得到的組分用氯仿溶解，旋轉蒸發去除溶劑，加水溶液至脂質膜中，超聲分散并在水浴60℃旋轉震蕩，得混懸液；擠壓過50nm孔徑大小的碳酸脂膜，得到粒徑大小均勻的硅質體；載藥時，將各組分用氯仿溶解，旋轉蒸發去除溶劑，再加入紫杉醇等藥物，加水溶液至脂質膜中，超聲分散并在水浴60℃旋轉震蕩，得混懸液，擠壓過50nm孔徑大小的碳酸脂膜，得到載藥型粒徑大小均勻的靶向性硅質體，并使用冷凍干燥得到固態粉末；

（3）藥物運載硅質體骨水泥的制備：

配制質量分數為10%的磷酸二氫鈉溶液，配制方式可為室溫溶解或超聲助溶，還可以輔以機械攪拌或磁力攪拌；

按照固化液配方向該溶液中加入磷酸化殼聚糖，配制成質量分數為0.01-1%的磷酸化殼聚糖溶液；

按照固化液配方向磷酸鈉-磷酸化殼聚糖溶液中添加羥丙基甲基纖維素、明膠，得到最終質量分數為0.01-1%的羥丙基甲基纖維素和0.01-1%的明膠改性的固化液；

將硫酸鈣骨水泥與步驟（2）制得的載紫杉醇硅質體以質量比1000:1、500:1、200：1或100:1混合，混合方式為使用瑪瑙研缽將粉末在干燥環境中充分研磨；

將骨水泥粉末與固化液按所需固液比進行調和，即可得到固化時間合適、可注射性較好的包埋載藥硅質體磷酸鈣骨水泥。

若固化液長期不用，將其保存于4℃環境，使用前預溶。所述預溶方式為在37℃以下加熱使固化液成為易流動的液體.

一種包埋載藥硅質體磷酸鈣骨水泥，其特征在于，根據上述任一所述方法制備得到。

一種包埋載藥硅質體磷酸鈣骨水泥的應用。

本發明的優點在于：

1.制備方法簡便，所用原料簡單，適于大量生產。

2.所研制的載藥新配方改善了原骨水泥的生物相容性，通過加入具有熱療作用的紫杉醇@硅質體，包埋載藥的硅質體磷酸鈣骨水泥可注射性有所提高。

附圖說明

1、圖1為實施例1、2、3、4中需求的硅質體載體和紫杉醇@硅質體的sem照片。

2、圖2為實施例1制備含有硅質體的骨水泥固化后得到的sem照片。

3、圖3為實施例1、2、3、4固化的骨水泥骨塊的力學曲線。

4、圖4為實施例4中制熱型骨水泥和普通骨水泥抑制腫瘤細胞的對比曲線。

具體實施方式

以下實施例以發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍并不限于下述的實施例。

實施例1

將alpha-磷酸三鈣分散在無水乙醇中配置成40g/l溶液，以400rpm混合進行液相研磨4h，然后在該溶液中加入1000:1的紫杉醇@硅質體，再加入0.5%的明膠，繼續在球磨機中球磨15min，將所得溶液旋轉蒸發后得粉末。其中alpha-磷酸三鈣：紫杉醇@硅質體=1000:1

稱取0.1g磷酸化殼聚糖、0.15g明膠、0.1g羥丙基甲基纖維素，溶解于19.65g磷酸氫鈉溶液中，制備得到20%磷酸氫鈉、1%磷酸化殼聚糖、1.5%明膠、1%羥丙基甲基纖維素的骨水泥固化液。

將骨水泥粉末與固化液按2-2.5g/ml的固液比進行調和，參照標準astmc191測定初凝時間為11min。

實施例2

將alpha-磷酸三鈣分散在無水乙醇中配置成40g/l溶液，以400rpm混合進行液相研磨4h，然后在該溶液中加入500:1的紫杉醇@硅質體，再加入0.5%的明膠，繼續在球磨機中球磨15min，將所得溶液旋轉蒸發后得粉末。其中alpha-磷酸三鈣：紫杉醇@硅質體=500:1

稱取0.1g磷酸化殼聚糖、0.15g明膠、0.1g羥丙基甲基纖維素，溶解于19.65g磷酸氫鈉溶液中，制備得到20%磷酸氫鈉、1%磷酸化殼聚糖、1.5%明膠、1%羥丙基甲基纖維素的骨水泥固化液。

將骨水泥粉末與固化液按2-2.5g/ml的固液比進行調和，參照標準astmc191測定初凝時間為15min。

實施例3

將alpha-磷酸三鈣分散在無水乙醇中配置成40g/l溶液，以400rpm混合進行液相研磨4h，然后在該溶液中加入200:1的紫杉醇@硅質體，再加入0.5%的明膠，繼續在球磨機中球磨15min，將所得溶液旋轉蒸發后得粉末。其中alpha-磷酸三鈣：紫杉醇@硅質體=200:1

稱取0.1g磷酸化殼聚糖、0.15g明膠、0.1g羥丙基甲基纖維素，溶解于19.65g磷酸氫鈉溶液中，制備得到20%磷酸氫鈉、1%磷酸化殼聚糖、1.5%明膠、1%羥丙基甲基纖維素的骨水泥固化液。

將骨水泥粉末與固化液按2-2.5g/ml的固液比進行調和，參照標準astmc191測定初凝時間為16min。

實施例4

將alpha-磷酸三鈣分散在無水乙醇中配置成40g/l溶液，以400rpm混合進行液相研磨4h，然后在該溶液中加入100:1的紫杉醇@硅質體顆粒，再加入0.5%的明膠，繼續在球磨機中球磨15min，將所得溶液旋轉蒸發后得粉末。其中alpha-磷酸三鈣：紫杉醇@硅質體顆粒=100:1

稱取0.1g磷酸化殼聚糖、0.15g明膠、0.1g羥丙基甲基纖維素，溶解于19.65g磷酸氫鈉溶液中，制備得到20%磷酸氫鈉、1%磷酸化殼聚糖、1.5%明膠、1%羥丙基甲基纖維素的骨水泥固化液。

將骨水泥粉末與固化液按2-2.5g/ml的固液比進行調和，參照標準astmc191測定初凝時間為18min。

所制備得到的骨水泥固化后材料如圖2所示，骨水泥固化后，alpha-磷酸三鈣發生了水化反應，顆粒在水化過程中長成針狀，針結構互相交織，具有一定的力學強度，硅質體顆粒固化在材料中，整體上并不影響骨水泥的形貌和性能。

將實施例1-4中摻雜紫杉醇@硅質體的骨水泥固化后的骨塊，如圖3所示。實施例1中，在硅質體在極低含量時（質量分數千分之一）。直到實施例4中，硅質體在含量提高到質量分數百分之一時，與空白對比組相比，其固化后的力學性能沒有降低。

將實施例4中的固化后的骨水泥骨架放入含有mg骨肉瘤細胞的培養皿中，對比24小時的細胞生存率，結果如圖4所示。空白組為填充硅質體的骨水泥，觀測結果說明沒有明顯的細胞毒性，實施例1-實施例4中為填充紫杉醇@硅質體的骨水泥固化組，發現實施例1中細胞生存率為92.7%，實施例2中細胞生存率為84.4%，實施例3中細胞生存率為72.3%，實施例4中細胞生存率為59.3%。結果說明包埋紫杉醇的塊狀骨水泥具有良好的癌細胞殺傷效能。