纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架、蛋白涂层复合支架及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架、蛋白涂层复合支架及制备方法和应用。京尼平交联蛋白涂层载药‑纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架的制备方法包括下述步骤：将聚丁二酸丁二醇酯和有机溶剂混合，之后与纳米孔硅酸镁微球和致孔剂混合，压制成型，除去有机溶剂，除去致孔剂，干燥即得复合支架；将复合支架浸泡在白藜芦醇的缓冲溶液中，干燥得载白藜芦醇复合支架；将麦醇溶蛋白溶液加入载白藜芦醇复合支架上，干燥得麦醇溶蛋白涂层载药复合支架，之后与京尼平溶液混合，进行交联反应即可。本发明专利技术的复合支架体外降解性和生物活性较高，细胞相容性较好，药物的吸附量高，物缓释效果好，可延长药物有效作用时间。

Nano porous magnesium silicate microsphere / PBS composite scaffold, protein coated composite scaffold and preparation method and Application

The invention discloses a nano porous magnesium silicate microsphere / PBS composite scaffold, protein coated composite scaffold and preparation method and application. Genipin crosslinked protein coating drug nano porous magnesium silicate / microsphere preparation method of poly butylene succinate composite scaffold comprises the following steps: Poly butylene glycol ester and organic solvent, then mixed with nano porous magnesium silicate microspheres and pore forming, removing organic solvent, removing the porogen and drying to obtain the composite scaffold; the composite scaffolds were soaked in buffer solution of resveratrol in dry load resveratrol composite scaffold; the gliadin solution into the carrier of resveratrol on the composite scaffolds, drying the gliadin coated drug loaded composite scaffold after mixing with genipin solution, cross-linking reaction you can. The composite scaffolds of the invention have higher biodegradability and bioactivity in vitro, better cell compatibility, higher adsorption capacity of drugs and better sustained-release effect, which can prolong the effective time of effective drugs.

【技术实现步骤摘要】
纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架、蛋白涂层复合支架及制备方法和应用
本专利技术涉及一种纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架、蛋白涂层复合支架及制备方法和应用。
技术介绍
骨骼是人体重要组成部分，由于外界创伤、骨疾病(骨肿瘤、骨髓炎等)以及感染多种原因造成的骨缺损，使骨组织的结构完整性遭到破坏，在临床上很常见且难以完全修复。因此，对于骨修复与替代材料的研发，修复或替代体内发生病变或损伤的骨组织，以恢复其原有形态或功能，具有重大的意义。骨植入材料，不仅应具有优良的安全性和生物相容性，而且还需要具有优良的成骨性和降解性，一定的力学性能，快速修复骨缺损，缩短患者康复所需要的时间。有机/有机复合材料(如壳聚糖/PBSu)的体外生物活性和降解性相对较差。用于骨修复领域的无机活性材料，包括β-磷酸三钙、羟基磷灰石等，其比表面积和孔容较小，体外生物活性较差。硅基材料具有较好的生物活性，可促进细胞增殖和分化，并有效激活骨的相关基因表达，在骨修复领域中一直备受瞩目。镁离子可以调节细胞与材料表面的亲和力，并促进成骨细胞的增殖。研究发现具有高表面积和孔容的生物活性材料在模拟体液中更有利于羟基磷灰石的形成。但介孔硅镁基生物活性材料存在脆性大，力学性能低，成型困难等缺点。近年来，生物降解高分子材料已广泛用于具有三维结构的骨组织工程支架材料。聚丁二酸丁二醇酯(Poly(butylenesuccinate)，PBSu)是一种可完全生物降解的脂肪族聚酯类材料。相比于可用于制备支架的有机材料，包括聚乳酸、聚己内酯等可生物降解材料等，聚丁二酸丁二醇酯(PBSu)价格较低，生物相容性良好、力学和机械性能优异、热稳定性好、易加工以及降解的产物无毒性等优点。然而，PBSu也有一些缺点，限制了其在生物医学领域的应用。例如，PBSu是疏水性材料，会影响PBSu表面的细胞粘附行为；PBSu是生物惰性材料，从而阻碍了其与宿主骨的结合，影响其成骨性能，缺乏对骨组织再生的明显促进作用。尽管介孔硅基材料生物活性好，但其存在脆性大，力学性能低，成型困难等缺点；而可降解高分子材料具有优良的力学性能、延展性、可加工性，以及易成型等优点。无机/有机复合材料不仅可将二者的优良性能充分地结合起来，克服单一材料存在的缺点，而且还可获得单一材料没有的新性能。经研究，白藜芦醇是具有成骨和骨诱导特性的多酚植物雌激素，它可以改变骨细胞的代谢，并具有调节骨转换的能力，可增强骨形成，增加骨矿物质密度，并具有较强的抑菌效果。但是，从力学性能方面考虑，白藜芦醇不能单独作为制备骨修复材料的原料。载白藜芦醇复合支架，不仅可以提升材料的成骨效果，而且还赋予其抗菌性能，具有双重功能。然而，通过物理吸附作用，载白藜芦醇复合支架极易产生暴释现象，缩短了白藜芦醇的作用时间。麦醇溶蛋白是具有独特特征的小麦储存蛋白，作为可再生可降解的天然高分子，其具有来源广泛、生物相容性和降解特性优异、无免疫原性、含有与细胞外基质相同或类似的结构，可以促进细胞的粘附、增殖和分化。但麦醇溶蛋白作为细胞相容性材料应用于组织工程领域时，其机械性能、水稳定性以及强度较差。目前尚未有关于纳米孔硅酸镁微球与聚丁二酸丁二醇酯的复合骨修复支架材料、及其蛋白涂层负载白藜芦醇复合支架的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中常用的骨修复材料细胞响应慢、骨向分化能力差、营养不足等呈现活性低、骨再生和骨整合速度慢等缺陷，提供了一种纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架、蛋白涂层复合支架及制备方法和应用。本专利技术的研究发现，载白藜芦醇复合支架，在提升材料成骨效果的同时，还具有了抗菌性能，可以有效地预防术后感染。麦醇溶蛋白涂层并京尼平交联，是缓释白藜芦醇，延长其作用时间的有效方法。蛋白涂层载白藜芦醇复合支架，是一种可降解、兼具成骨和抗菌双重特性的骨修复支架材料。本专利技术的纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架孔隙率、吸水率、体外降解性和生物活性较高，与MC3T3-E1细胞相容性较好，细胞的黏附、增殖能力及ALP活性较好，药物的吸附量提高，并具有缓释能力，可延长药物有效作用时间，京尼平交联蛋白涂层载药-纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架的药物缓释效果好，可以明显促进MC3T3-E1细胞的增殖、生长和分化，还可以持续稳定的释放白藜芦醇，保持长期的抗大肠杆菌的效果。本专利技术通过下述技术方案解决上述技术问题。本专利技术提供了一种纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架的制备方法，其包括下述步骤：将聚丁二酸丁二醇酯和有机溶剂混合得混合物Ⅰ，然后将纳米孔硅酸镁微球和致孔剂与混合物Ⅰ混合得混合物Ⅱ，将混合物Ⅱ压制成型，之后除去有机溶剂，然后除去致孔剂，干燥即得纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架。本专利技术中，所述聚丁二酸丁二醇酯为本领域常规使用的所述聚丁二酸丁二醇酯，较佳地，所述聚丁二酸丁二醇酯的数均分子量为4×104～7×104，分子量分布(Mw/Mn)为1.2～2.4。本专利技术中，所述有机溶剂为本领域常规使用的用于溶解聚丁二酸丁二醇酯的有机溶剂，例如二甲基甲酰胺、三氯甲烷、二氯甲烷、1,4-二氧己环或间甲基苯酚中的一种或多种，较佳地为二甲基甲酰胺。本专利技术中，所述纳米孔硅酸镁微球为本领域常规使用的纳米孔硅酸镁微球，宏观以粉末态存在。较佳地，所述纳米孔硅酸镁微球符合下述条件：所述纳米孔硅酸镁微球的粒径为180～220nm，所述纳米孔硅酸镁微球的孔径为3～5nm，所述纳米孔硅酸镁微球的比表面积为534～542m2/g，所述纳米孔硅酸镁微球的孔容为0.65～0.69cm3/g。在本专利技术一实施例中，所用的纳米孔硅酸镁微球符合下述条件：所述纳米孔硅酸镁微球的粒径为200nm，且粒径分布均一，孔径为4nm，且孔径分布均一，比表面积为538m2/g，孔容为0.67cm3/g。本专利技术中，所述纳米孔硅酸镁微球可采用本领域常规用于制备纳米孔硅酸镁微球的方法制备而得，一般采用模板及自组装法。在本专利技术某一实施方式中，所述纳米孔硅酸镁微球采用包括如下步骤的方法制备：将模板剂和水混合，之后在33～37℃下将氨水、正硅酸乙酯(TEOS)和六水合硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)加入上述溶液中，反应3～5小时形成乳白色悬浊液，离心得白色沉淀物，洗涤所得白色沉淀物后干燥，然后在500～700℃下烧结除去模板剂即得纳米孔硅酸镁微球。其中，所述模板剂为本领域常规使用的模板剂，通常采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，所述水可为去离子水，所述模板剂和水的用量可参照本领域常规，较佳地，所述模板剂和水的用量比为1g：(44～50)mL。其中，所述氨水的浓度较佳地为0.5～1.5mol/L，更佳地为1.0mol/L。其中，向上述溶液中加氨水、正硅酸乙酯和六水合硝酸镁可采用分步加入，依次加入氨水、正硅酸乙酯和六水合硝酸镁。其中，所述氨水、所述正硅酸乙酯和所述六水合硝酸镁的用量可参照本领域常规，较佳地，所述氨水、所述正硅酸乙酯和所述六水合硝酸镁的用量比为(2.5～3.34)mL：(1.42～1.54)mL：(1～1.1)g。其中，所述洗涤的操作和条件为本领域常规的洗涤的操作和条件，较佳地，先用酒精洗涤两次，再用去离子水洗涤一次。其中，所述干燥的操作和条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将聚丁二酸丁二醇酯和有机溶剂混合得混合物Ⅰ，然后将纳米孔硅酸镁微球和致孔剂与混合物Ⅰ混合得混合物Ⅱ，将混合物Ⅱ压制成型，之后除去有机溶剂，然后除去致孔剂，干燥即得纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架。

【技术特征摘要】
1.一种纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将聚丁二酸丁二醇酯和有机溶剂混合得混合物Ⅰ，然后将纳米孔硅酸镁微球和致孔剂与混合物Ⅰ混合得混合物Ⅱ，将混合物Ⅱ压制成型，之后除去有机溶剂，然后除去致孔剂，干燥即得纳米孔硅酸镁微球/聚丁二酸丁二醇酯复合支架。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丁二酸丁二醇酯的数均分子量为4×104～7×104，分子量分布Mw/Mn为1.2～2.4；和/或，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、三氯甲烷、二氯甲烷、1,4-二氧己环或间甲基苯酚中的一种或多种，较佳地为二甲基甲酰胺；和/或，所述纳米孔硅酸镁微球为粉末态，所述纳米孔硅酸镁微球的粒径为180～220nm，较佳地为200nm，所述纳米孔硅酸镁微球的孔径为3～5nm，较佳地为4nm，所述纳米孔硅酸镁微球的比表面积为534～542m2/g，较佳地为538m2/g，所述纳米孔硅酸镁微球的孔容为0.65～0.69cm3/g，较佳地为0.67cm3/g；和/或，所述致孔剂为氯化钠，所述氯化钠的颗粒粒径为300～500μm，所述氯化钠的用量为相对于纳米孔硅酸镁微球和聚丁二酸丁二醇酯总质量的7～9倍，较佳地为8倍；和/或，将纳米孔硅酸镁微球和致孔剂与混合物Ⅰ混合分步进行，先将所述纳米孔硅酸镁微球与所述混合物Ⅰ混合，再将致孔剂加入进行混合；和/或，所述纳米孔硅酸镁微球与所述聚丁二酸丁二醇酯的质量比为(20～40):(80～60)，较佳地为30：70；和/或，所述聚丁二酸丁二醇酯和所述有机溶剂的用量比为1g：(2～4)mL，较佳地为1g：3mL；和/或，所述混合为搅拌混合；和/或，所述压制成型所用的模具为不锈钢模具，所述压制成型的压力为1～3MPa，较佳地为2MPa，所述压制成型的时间为1～3分钟，较佳地为2分钟；和/或，所述除去有机溶剂的过程为在通风橱中自然晾干10～14小时，较佳地为在通风橱中自然晾干12小时；和/或，所述除去致孔剂的过程为浸泡在溶剂中去除，所述浸泡的时间为44～50h，较佳地为48h，所述浸泡所用的溶剂为水，较佳地为去离子水，所述浸泡的过程中，每隔6～10h更换一次浸泡所用的溶剂，较佳地为每隔8h更换一次浸泡所用的溶剂；和/或，所述干燥的温度为35～39℃，较佳地为37℃，所述干燥的时间为10～14小时，较佳地为过程为12小时，所述干燥在烘箱中进行。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米孔硅酸镁微球采用模板及自组装法制得，较佳地包括如下步骤：将模板剂和水混合，之后在33～37℃下将氨水、正硅酸乙酯和六水合硝酸镁加入上述溶液中，反应3～5小时形成乳白色悬浊液，离心得白色沉淀物，洗涤所得白色沉淀物后干燥，然后在500～700℃下烧结除去模板剂即得纳米孔硅酸镁微球；其中，所述模板剂较佳地为十六烷基三甲基溴化铵；和/或，所述模板剂和水的用量比较佳地为1g：(44～50)mL；和/或，所述氨水的浓度较佳地为0.5～1.5mol/L，更佳地为1.0mol/L；和/或，向上述溶液中加氨水、正硅酸乙酯和六水合硝酸镁较佳地采用分步加入，依次加入氨水、正硅酸乙酯和六水合硝酸镁；和/或，所述氨水、所述正硅酸乙酯和所述六水合硝酸镁的用量比较佳地为(2.5～3.34)mL：(1.42～1.54)mL：(1～1.1)g；和/或，所述洗涤的操作较佳地为先用酒精洗涤两次，再用去离子水洗涤一次；和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏佳灿，陈晓，曹烈虎，潘盼盼，魏杰，
申请(专利权)人：上海长海医院，
类型：发明
国别省市：上海,31