抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料的制备方法技术

抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料的制备方法，属于生物医用材料领域，由5wt%~10wt%二水硫酸钙、5wt%~10wt%载万古霉素丝素微球、5wt%万古霉素、75wt%~85wt%α型半水硫酸钙，将上述原料混合均匀后加入浓度为3wt%~15wt%的矿化丝素纳米纤维溶液，获得抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料。本发明专利技术在骨缺损处有效控制感染的同时促进成骨。骨材料表面及内部被吸收后，伴随新骨的沉积，模仿骨组织的重塑过程，可使材料整合入活体骨的新陈代谢中并最终为自身骨组织所取代。

Preparation method of anti infective calcium sulfate / medicine loaded fibroin microsphere / mineralized silk fibroin nano bone repairing material

Anti drug loaded calcium sulfate / silk fibroin microspheres / mineralized silk fibroin nano fiber bone repair material preparation method of infection, which belongs to the field of biomedical materials, by 5wt%~10wt% two calcium sulfate, 5wt%~10wt% vancomycin loaded silk fibroin microspheres, 5wt% vancomycin, 75wt%~85wt% alpha hemihydrate calcium sulfate, the raw materials are mixed uniformly after adding concentration the silk fibroin nanofibers mineralization 3wt%~15wt% solution, obtain the anti infection drug loaded calcium sulfate / silk fibroin microspheres / mineralized silk fibroin nano fiber bone repair material. The invention effectively controls infection and promotes osteogenesis at the bone defect. The resorption of bone material on the surface and inside of the bone, along with the deposition of new bone, mimics the remodeling process of bone tissue, enables the material to integrate into the metabolism of living bone and eventually replaces itself in bone tissue.

【技术实现步骤摘要】
抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料的制备方法
本专利技术属于医用生物材料领域，具体涉及一种抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料的制备方法。
技术介绍
感染性骨缺损由于存在感染和骨缺损的双重病变，治疗棘手，疗程长，且易出现肌肉萎缩、局部瘢痕而致肢体功能受到严重影响。迄今为止，感染性骨缺损仍是临床上比较棘手和亟待解决的治疗难题。感染之后细菌在植入体表面形成生物膜而使单纯的植骨术因感染不易控制而失败，因此患者往往不能进行一期植骨，而需彻底清创，待感染因素消除、伤口愈合、血管重建后再进行二期植骨修复骨缺损。这种治疗方法既增加了患者的痛苦，也延长了治疗时间。局部药物释放系统（DDS），通过载体将抗生素释入局部，可以在感染局部获得较高的血药浓度，且能够长期维持局部有效抑菌浓度，避免全身毒副反应，在抑制感染的同时实现对骨缺损的修复。α型半水硫酸钙作为骨修复材料，因其在缺损部位的原位自固化性能、可降解、接近人松质骨的力学性能；固化后形成大量微孔；不明显释放大量热而不影响所装载药物活性以及促进骨愈合等优良性能，已作为产品被临床上使用。硫酸钙作为骨缺损的填充物，阻止软组织长入；降解形成的局部微环境及局部高浓度的钙离子有利于血管和成骨细胞的长入，促进成骨细胞的增殖、分化，调节类骨质的形成。在对半水硫酸钙材料生物活性的提高中需从成份上加入矿化的有机成分和从结构上增加材料的多级性，实现进一步的仿生。同时有机高分子材料丝素微球的加入可降低硫酸钙材料的脆性而提高材料的韧性。而且在材料中加入高分子的载药微球，可以实现药物的持续释放。硫酸钙具有良好生物相容性，尤其具有本位自固化性及可塑性，结合矿化纳米丝素纤维材料的骨诱导修复能力的特点，本专利技术研制一种具有本位自固化性能，又具有良好骨诱导修复能力的骨植入修复材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料的制备方法，使其具有可调控的药物释放速度，初期释放和后续持续释放结合的释放特点。具体的提出硫酸钙与万古霉素直接结合作为初期释放载体，硫酸钙与载万古霉素丝素微球结合作为后期释放载体，实现了药物的持续可控释放。一种抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料，其特征是由5wt%~10wt%二水硫酸钙、5wt%~10wt%载万古霉素丝素微球、5wt%万古霉素、75wt%~85wt%α型半水硫酸钙作为固相原料，浓度为3wt%~15wt%的矿化丝素纳米纤维溶液作为液相原料。制备抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料。上述固相原料与液相原料混合成浆体，其载万古霉素丝素微球的载药率为4.03wt%~4.72wt%；液固比为0.5mL/g~0.7mL/g；固化后为多孔结构，其孔隙率为30%~40%。一种抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料的制备方法，包括以下步骤：（1）水热法制备α型半水硫酸钙：将300g二水硫酸钙与1.5g油酸钠充分混和，加入1200mL蒸馏水搅拌均匀后置于密闭的高压反应釜中，加热至120℃，此时压力约为0.138MPa,保持压力恒温加热7h。然后取出所制备材料放置在120℃的电热通风干燥箱中干燥4h，然后自然冷却至室温，用研钵研磨，180目塞子过筛，制得粒径均一的α型半水硫酸钙粉末。（2）载药丝素微球的制备：按万古霉素与丝素蛋白质量比为1：20将万古霉素加入浓度为20mg/mL~60mg/mL的丝素溶液中，在常温下，磁力搅拌30min，获得载药丝素溶液。实验中，取丝素溶液的浓度分别为20mg/mL、40mg/mL和60mg/mL。向500mL烧杯中加入100mL乙酸乙酯，并用移液管加入2mLSpan80，常温下，将二者搅拌混合15min后，采用注射器将2ml浓度为20mg/mL~60mg/mL的丝素溶液逐滴滴入搅拌的混合溶液中。持续搅拌2h，丝素微球将悬浮于乙酸乙酯中。对微球洗涤三次，通过冷冻干燥机在-50℃条件下冻干12h，收集微球以备用。（3）矿化丝素纳米纤维溶液的制备：将丝素蛋白溶液在60℃下缓慢浓缩24h，得到浓度为20wt%的较为均一的丝素纳米粒溶液。稀释至0.5wt%，在60℃烘箱中密封培养24h，制备出直径为15~50nm、长度1~2μm的丝素纳米纤维。将50mL10倍PBS加入10mL丝素纳米纤维溶液中，反应12h。取沉淀，加入蒸馏水清洗。静置，取沉淀。重复多次，得矿化丝素纳米纤维溶液。将5wt%~10wt%二水硫酸钙、5wt%~10wt%载药丝素微球、5wt%万古霉素、75wt%~85wt%α型半水硫酸钙作为固相，浓度为3wt%~15wt%的矿化丝素纳米纤维溶液作为液相。制备抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料。本专利技术的有益效果为：在液/固比为0.5mL/g~0.7mL/g时，材料具有良好的自固化性能。材料具有良好的生物相容性、力学性能、药物缓释性能，及促成骨细胞的粘附。具体实施方式实施例1α型半水硫酸钙的制备：将300g二水硫酸钙与1.5g油酸钠充分混和，加入1200mL蒸馏水搅拌均匀后置于密闭的高压反应釜中，加热至120℃，压力为0.138MPa，保持压力恒温加热7h。然后取出所制备材料放置在120℃的电热通风干燥箱中干燥4h，自然冷却至室温，用研钵研磨，180目塞子过筛，制得粒径均一的α型半水硫酸钙粉末。载药丝素微球的制备：按万古霉素与丝素蛋白质量比为1：20将万古霉素加入丝素蛋白溶液中，在常温下，磁力搅拌30min，获得浓度为20mg/mL~60mg/mL的载药丝素溶液。实验中，取载药丝素溶液的浓度分别为20mg/mL、40mg/mL和60mg/mL。向500mL烧杯中加入100mL乙酸乙酯，并用移液管加入2mLSpan80，常温下，将二者搅拌混合15min后，采用注射器将2mL浓度是20mg/mL或40mg/mL或60mg/mL的载药丝素溶液逐滴滴入搅拌的混合溶液中。持续搅拌2h，载药丝素微球将悬浮于乙酸乙酯中。取出载药丝素微球洗涤三次，通过冷冻干燥机在-50℃条件下冻干12h，备用。矿化丝素纳米纤维溶液的制备：将丝素蛋白溶液在60℃下缓慢浓缩24h，得到浓度为20wt%的丝素纳米粒溶液。将丝素纳米粒溶液稀释至0.5wt%，在60℃烘箱中密封培养24h，制备出直径为15nm~50nm、长度1μm~2μm的丝素纳米纤维溶液。将50mL10倍PBS加入10mL丝素纳米纤维溶液中，反应12h。取沉淀物，加入蒸馏水清洗。静置，取沉淀。重复多次，得矿化丝素纳米纤维溶液。将0.1g二水硫酸钙、0.1g载药丝素微球、0.1g万古霉素、1.7gα型半水硫酸钙混合均匀。加入1mL~1.4mL浓度为3wt%~15wt%矿化纳米丝素纤维溶液，制得抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料。测得抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料的终凝时间为47min~61min,抗压强度为5.63MPa~7.11MPa，压缩断裂功为12.99J~16.83J。同时随着丝素浓度从20mg/mL增加到60mg/mL，载药丝素微球的药物释放速率逐渐减小，此材料0d~6d药物释放率为22%~24%，0d~22d药物释放本文档来自技高网...

【技术保护点】
抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料，其特征是由固相原料和液相原料组成，所述固相原料是5wt%~10wt%二水硫酸钙、5wt%~10wt%载万古霉素丝素微球、5wt%万古霉素、75wt%~85wt%α型半水硫酸钙，液相原料采用浓度为3wt%~15wt%的矿化丝素纳米纤维溶液。

【技术特征摘要】
1.抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料，其特征是由固相原料和液相原料组成，所述固相原料是5wt%~10wt%二水硫酸钙、5wt%~10wt%载万古霉素丝素微球、5wt%万古霉素、75wt%~85wt%α型半水硫酸钙，液相原料采用浓度为3wt%~15wt%的矿化丝素纳米纤维溶液。2.根据权利要求1所述抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料，其特征是它的制备方法包括下述步骤：（1）按万古霉素与丝素蛋白质量比为1：20将万古霉素加入浓度为20mg/mL~60mg/mL的丝素溶液中，常温下磁力搅拌30min，获得载万古霉素丝素溶液。3.（2）在100mL乙酸乙酯中加入2mLSpan80，搅拌混合15min，滴入2mL浓度为20mg/mL~60mg/mL的载万古霉素丝素溶液，持续搅拌2h，载万古霉素丝素微球将悬浮于乙酸乙酯中；（3）取出载万古霉素丝素微球洗涤三次，通过冷冻干燥机在-50℃条件下冻干12h，收集载万古霉素丝素微球备用；（4）将二水硫酸钙、载万古霉素丝素微球、万古霉素、α型半水硫酸钙混合均匀，加入矿化纳米丝素纤维溶液，即制得抗感染硫酸钙/载药丝素微球/矿化丝素纳米纤维骨修复材料。4.根据权利要求1或2所述抗感染硫酸钙/载药...

【专利技术属性】
技术研发人员：连小洁，刘世超，刘力明，吴亚丽，黄棣，魏延，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14