一種多孔載藥復合微球支架材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合支架材料技術領域，特別涉及一種具有緩釋功能的多孔載藥復合微球支架材料及其制備方法和在生物醫用材料領域中的應用。
【背景技術】
[0002]組織工程技術的出現為組織缺損的問題提供了新的解決方法，通過組織工程技術，組織缺損的再生成為了可能。組織工程中，種子細胞支架的材料選擇非常重要。組織工程支架材料不僅影響了細胞的生物學性質和培養效率，并且決定了移植后支架能否與受體很好的結合發揮其修復功能。骨、軟骨組織工程支架材料應當具有一下特征:
[0003]1、生物相容性:無毒，無致癌、致畸、致突變作用，不會引起炎癥反應和免疫排斥反應。
[0004]2、可降解:基質材料能夠最終降解，降解產物對細胞無毒害作用，降解速率應與細胞生長速率相適應，降解時間應能根據組織生長時間相匹配。
[0005]3、良好的力學性能:能夠滿足植入部位的力學要求，并為新生組織提供一定強度的支撐，且可保持至新生組織生成。
[0006]4、便于加工，可預先制備成一定的形狀。
[0007]5、良好的表面活性:材料應當能夠提供良好的細胞界面，有利于細胞粘附、增殖；同時應當能激活細胞特異基因表達，維持細胞表型的正常表達。
[0008]6、貫通的孔隙結構:較高的孔隙率和貫通的孔隙結構有利于細胞的生長，細胞營養物質的流通和細胞代謝產物的排除。
[0009]利用可降解聚合物微球緊密堆積得到的微球支架具有降解時間可控、孔相連性好、孔尺寸易調控等優點，同時對微球進行載藥可以進一步提高支架材料的應用價值。Borden M等采用熱成型的工藝制備了 PLGA微球支架，實驗證明PLGA微球支架不僅具有一定的孔隙率和一定的機械強度，使得造骨細胞能夠在其結構內生長，而且還具有較好的骨誘導能力。Ana Jaklenec等采用蒸汽揮發粘結的方法將包埋BSA的PLGA微球粘結成微球支架，并研究了支架的生物相容性，結果表明這種多孔微球支架具有藥物釋放功能，并且有利于細胞的吸附和增殖，并且可以通過各種參數的調整達到改變支架材料外觀形態、成分、空間布局及藥物釋放動力學。
[0010]目前許多學者采用不同的方法制備載藥微球支架，如趙亮等(CN102319449A)公開了一種基于聚乳酸-羥基乙酸共聚物的生長因子梯度釋放微球支架及其制備方法；林柳蘭等(CN104606718A)公開了一種含載藥物微球的復合材料放生骨支架的制備方法；李夏林等(CN103611186A)公開了一種緩釋活性因子PELA微球支架骨修復材料的制備方法。這些制備方法都無法實現在保持緩釋藥物功能的前提下保證支架材料的力學強度，同時也存在生物相容性較差等缺點。
【發明內容】
[0011]為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種具有緩釋功能的多孔載藥復合微球支架材料。該材料表面孔隙孔徑均一，對藥物具有更好的吸附包埋作用。
[0012]本發明另一目的在于提供一種上述具有緩釋功能的多孔載藥復合微球支架材料的制備方法。該方法工藝簡單，采用S/W/0/W工藝將可降解醫用聚合物材料和無機粉體制備成多孔復合微球，再采用微波法得到支架材料。其中無機粉體的加入能改善微球的力學性能及生物活性。
[0013]本發明再一目的在于提供上述具有緩釋功能的多孔載藥復合微球支架材料在生物醫用材料領域中的應用。
[0014]本發明的目的通過下述方案實現:
[0015]—種具有緩釋功能的多孔載藥復合微球支架材料，由包含以下步驟的方法制備得到:
[0016](I)將可降解醫用聚合物溶于有機溶劑中，加入無機粉體超聲分散后，再加入造孔劑，乳化，得到乳液；
[0017](2)將步驟⑴的乳液加入到甲基纖維素溶液中，除去溶劑，得到微球；
[0018](3)將步驟(2)的微球浸泡于藥物溶液中，取出，干燥，得到多孔載藥微球；
[0019](4)將步驟(3)的多孔載藥微球加入成型模具中，并加入助劑，微波加熱處理，冷卻，得到具有緩釋功能的多孔載藥復合微球支架材料。
[0020]步驟(I)中所述的可降解醫用聚合物可為聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)及其共聚物(PLGA)、聚己內酯(PCL)等。
[0021]所述的無機粉體可為生物活性玻璃(BG)、β -磷酸三鈣(β -TCP)、羥基磷灰石(HA)等。
[0022]所述的有機溶劑為本領域常用有機溶劑即可，可為二氯甲烷(CH2Cl2)、二甲基亞砜(DMSO)、丙酮等。
[0023]所述超聲的時間優選為I?lOmin。
[0024]所用可降解醫用聚合物、無機粉體和造孔劑的質量比為(20?I):1: (5?0.1)，優選為(10 ?5):1: (2 ?0.1)。
[0025]所述的造孔劑可為本領域常規使用的造孔劑即可，如可為碳酸氫銨、過氧化氫等。
[0026]所述乳化的轉速優選為1000?5000r/min，乳化時間為I?lOmin。
[0027]所述乳液中，可降解醫用聚合物的濃度優選為20?5wt%。
[0028]步驟(2)中所述的甲基纖維素溶液濃度優選為0.1?lwt%。
[0029]所用乳液和甲基纖維素溶液的體積比優選為1:5?1:0.5。
[0030]所述的除去溶劑可通過攪拌使溶劑揮發，攪拌速度優選為100?500r/min。
[0031]步驟(3)中所述的藥物可為多肽類藥物、蛋白質類藥物、糖類藥物及其他高分子藥物等。所述藥物溶液可為水溶液或有機溶液，根據藥物性質選用對應的溶劑即可。
[0032]所述藥物溶液的濃度可根據藥物種類及實際需要進行調配，優選為5 μ g/mL?lOOmg/mL。
[0033]所述的浸泡的時間優選為I?10h。
[0034]所述浸泡過程優選在真空條件下進行。
[0035]步驟(4)中所述的助劑可為乙醇、去離子水等，加熱時間為I?lOmin。
[0036]所用助劑與多孔載藥微球的質量比為1:5?1:50。加入助劑是為了在微波加熱的時候促進微球之間的粘結，其在微波加熱處理過程中完全揮發。
[0037]所述的模具根據實際需要使用的支架材料的形狀等進行選取使用即可。
[0038]本發明具有緩釋功能的多孔載藥復合微球支架材料表面孔隙孔徑均一，對藥物具有更好的吸附包埋作用，其中無機粉體的加入改善了微球的力學性能及生物活性，可應用于生物醫用材料領域中。
[0039]本發明的機理為:
[0040]本發明的制備方法以可降解醫用聚合物材料、無機粉體及生物藥物等為原料，首先采用S/W/0/W工藝將可降解醫用聚合物材料和無機粉體制備成多孔復合微球，制備的微球不僅表面孔隙孔徑更加均一，對藥物有更好的吸附包埋作用，而且隨著無機粉體的加入更能改善微球的力學性能及生物活性。隨后采用微波加熱工藝得到多孔載藥復合微球支架，保證被吸附包埋的藥物的活性，并且加熱效率更高，同時也簡化了支架的制備工藝，保證了支架的孔隙結構和力學性能。
[0041]本發明相對于現有技術，具有如下的優點及有益效果:
[0042](I)本發明在可降解聚合物復合了無機顆粒，能夠改善微球的力學性能和生物活會K。
[0043](2)本發明所采用改進工藝制備出的微球表面孔隙孔徑更加均一，對藥物有更好的吸附包埋作用。
[0044](3)本發明采用微波加熱制備微球支架，既保證了被吸附包埋的藥物的活性，提高了加熱效率，又簡化了支架的制備工藝，保證了支架的孔隙結構和力學性能。
【附圖說明】
[0045]圖1為本發明所制備的多孔復合微球的電鏡圖片。
[0046]圖2為本發明所制備的多孔復合微球的粒徑分布。
[0047]圖3為本發明所制備的多孔載藥復合微球的藥物釋放曲線。
[0048]圖4為傳統熱成型工藝與本發明所采用的微波工藝所制備出的多孔載藥復合微球支架材料的電鏡對比。
[0049]圖5為本發明所制備的多孔載藥復合微球支架材料的孔隙率。
[0050]圖6為本發明所制備的多孔載藥復合微球支架材料的應力-應變曲線。
【具體實施方式】
[0051]下面結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0052]下列實施例中所用的試劑均可購買得到。
[0053]實施例1
[0054](I)將5g PLGA溶解于40mL 012(:12中，加入Ig BG并超聲分散2min ;向其中加入Ig的碳酸氫錢，以1000r/min乳化3min后，將得到的乳液倒入50mL 0.3wt%的甲基纖維素溶液中，在300r/min的速度下攪拌，使溶劑完全揮發。隨后過濾收集微球，用去離子水把微球沖洗三遍后，冷凍干燥2d，得到干態多孔復合微球；
[0055](2)配置濃度為