天麻素在糖尿病环境中医用钛金属使用中的应用制造技术

天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物使用中的应用。医用材料植入人体后，“材料‑骨”界面的组织修复主要涉及新生骨组织与材料的整合，其中负责成骨分化的成骨细胞在材料上的生物活性及功能决定了材料骨整合的效果。本发明专利技术通过在医用钛金属表面进行成骨细胞附着培养建立体外“钛‑骨”界面模型，使用治疗剂量的天麻素进行添加培养，证明了天麻素对糖尿病环境中“钛‑骨”界面成骨细胞生物学功能的改善作用。本发明专利技术解决了现有技术中糖尿病环境对“钛‑骨”界面成骨细胞造成氧化应激损伤，影响细胞生物功能并加重凋亡损伤，最终导致钛金属植入物骨整合不良和远期发生松动的临床问题，以提高医用钛金属植入物的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
天麻素在糖尿病环境中医用钛金属使用中的应用
本专利技术属于医用生物材料领域，具体涉及天麻素在糖尿病环境中改善医用钛金属骨整合效果及长期稳定性的应用。
技术介绍
钛金属是迄今为止应用范围最广的骨植入材料，然而在一些全身代谢性疾病人群如糖尿病患者中，钛金属植入物远期失稳率显著增高。有研究表明糖尿病患者脊柱螺钉松动率高达30%，10倍于正常人群。钛金属植入物远期失稳对患者造成极大的家庭和社会负担。随着糖尿病患者数量日益增加，临床上此类患者使用钛金属植入物进行内固定的需求也不断增加。因此，阐明钛金属植入物失稳的发生机制，并据此采取有效的改善措施是亟待解决的临床难题。前期研究表明，糖尿病环境中“钛金属-骨质”界面上活性氧簇（reactiveoxygenspecies，ROS）过量累积导致成骨细胞结构和功能受损是界面骨整合受损和钛金属植入物失稳发生的重要原因。对于糖尿病导致的氧化应激爆发致使钛金属植入物松动失稳这一核心问题，当前临床上尚缺乏有效的解决方法。现多采用口服降糖药或使用胰岛素皮下注射控制血糖的方法减少钛金属植入物松动的发生。然而对血糖的调控难以在短时间内改善界面局部骨质条件和结合强度，以满足内植物手术的迫切需求。个别基础医学研究通过钛金属材料表面复合丝素蛋白、羟基磷灰石等可降解或不可降解生物涂层材料，在一定程度上提高了材料的骨整合效果，但表面涂层材料制备工艺复杂，成本较高，易磨损，体内降解产物安全性有待深入研究。抗氧化剂NAC在体外细胞实验中被证实具有改善成骨细胞功能的作用，然而NAC长时间作用于人体细胞的副作用尚不明确且价格昂贵；有部分学者尝试使用白藜芦醇（专利技术专利CN106176695A）等高分子化合物改善糖尿病环境中钛金属植入物的骨整合效果，然而此类化合物提取成本极高，人工合成的纯度和安全性同样有待证实，目前的临床应用有限。故需寻求更易提取、制备，能够大规模量产并用于临床的药物或化合物，以解决医用钛金属植入物在糖尿病环境中骨整合不良和远期发生松动的临床问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物使用中的应用，其目的是解决现有技术中糖尿病环境对“钛-骨”界面成骨细胞造成氧化应激损伤，影响细胞生物功能并加重凋亡损伤，最终导致钛金属植入物骨整合不良和远期发生松动的临床问题，以提高医用钛金属植入物的稳定性。技术方案：天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物使用中的应用。天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物的药物和植入物的材料中的应用。植入物药物为促进植入物骨整合的药物、钛金属的表面药物涂层、促进“钛-骨”界面成骨细胞在材料表面粘附状态的药物、提高糖尿病环境中“钛-骨”界面成骨细胞增殖水平的药物、促进糖尿病环境中“钛-骨”界面成骨细胞成骨分化的药物、抑制糖尿病环境中“钛-骨”界面成骨细胞病理性凋亡的药物、增强糖尿病环境中“钛-骨”界面成骨细胞抗氧化应激能力的药物和提高骨整合效果及远期稳定性的药物。植入物的药物制成片剂、胶囊剂、散剂、丸剂、颗粒剂、乳剂或注射剂。植入物的材料为在制备糖尿病环境中医用钛金属植入物负载天麻素的功能化复合材料。优点及效果：（1）医用材料植入人体后，“材料-骨”界面的组织修复主要涉及新生骨组织与材料的整合，其中负责成骨分化的成骨细胞在材料上的生物活性及功能决定了材料骨整合的效果。本专利技术通过在医用钛金属表面进行成骨细胞附着培养建立体外“钛-骨”界面模型，使用治疗剂量的天麻素进行添加培养，证明了天麻素对糖尿病环境中“钛-骨”界面成骨细胞生物学功能的改善作用。（2）改善了成骨细胞在“钛-骨”界面的粘附状态；提高了糖尿病环境中“钛-骨”界面成骨细胞的增殖水平；增强了成骨细胞的成骨分化能力；抑制了成骨细胞的凋亡损伤。减轻了糖尿病环境引发的氧化应激对界面上成骨细胞造成的损伤而增强了成骨细胞的抗氧化应激能力；这些直接证明了天麻素在糖尿病环境中“钛-骨”界面所发挥的治疗作用。（3）通过糖尿病大动物体内植入钛金属材料建立体内“钛-骨”界面模型，对植入材料的局部组织通过注射方式给药，进一步证明了天麻素改善糖尿病环境中钛金属植入物骨整合效果的功效。（4）天麻素既可作为口服、静脉输液等全身使用的系统性改善糖尿病病理环境的药物，又可作为钛金属材料功能化改良的复合材料组分，构建药物涂层或功能化复合材料，通过缓释进入材料周围的局部组织，从而发挥治疗作用，改善糖尿病环境中钛金属植入物的骨整合效果，降低远期植入物松动失稳的发生。（5）当前通过提取获得天麻素的途径已十分成熟，价格低廉，不受来源的限制，能保证充足的药物供应，生产成本较低。附图说明图1为天麻素对糖尿病环境中成骨细胞在钛金属表面的粘附形态（鬼笔环肽染色）的影响；图2为天麻素影响糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞的细胞面积的数据分析；图3为天麻素影响糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞的细胞密度的数据分析；图4为天麻素对糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞增殖水平的影响；图5为天麻素对糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞的成骨分化的影响；图6为天麻素对糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞的凋亡损伤的影响；图7为天麻素影响糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞凋亡率的数据分析；图8为天麻素影响糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞凋亡通路蛋白活力的数据分析；图9为天麻素影响糖尿病动物体内植入的钛金属材料骨整合效果的代表性显微CT断层扫描及部分三维重建的图片；图10为天麻素影响糖尿病动物体内植入的钛金属材料内部新生骨形成情况的量化分析结果；图11为天麻素影响糖尿病动物体内植入的钛金属材料骨结合情况的生物力学强度结果；图12为天麻素影响糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞内2',7'-二氯荧光黄双乙酸盐（DCF-DA）荧光水平的数据分析；图13为天麻素影响糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞内H2O2表达水平的数据分析；图14为天麻素影响糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞内脂质过氧化物（TBARS）表达水平的数据分析；图15为天麻素影响糖尿病环境中钛金属表面成骨细胞内超氧化物歧化酶（SOD）活力的数据分析；附图中数据都是平均数±标准差；*代表和正常组相比有统计学差异(P<0.05)，#代表和糖尿病组相比有统计学差异(P<0.05)，+代表和糖尿病组+1μM天麻素相比有统计学差异。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。天麻素又称天麻苷，是天麻提取物中的一种最重要的有效成分，其价格低廉，应用广泛，具有镇静、治疗糖尿病周围神经病变、改善供血等多种有益机体的经典药理作用。有研究表明天麻素能够降低糖尿病小鼠的血糖、甘油三酯及总胆固醇的浓度，提高细胞内超氧化物歧化酶的活性，显示出良好的抗氧化应激临床应用前景。糖尿病引起“钛-骨”界面细胞内源性ROS过量产生导致成骨细胞粘附、增殖、分化功能障碍并加剧凋亡损伤是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物使用中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物使用中的应用。


2.根据权利要求1所述的天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物使用中的应用，其特征在于：天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物的药物和植入物的材料中的应用。


3.根据权利要求2所述的天麻素在糖尿病环境中医用钛金属植入物使用中的应用，其特征在于：植入物药物为促进植入物骨整合的药物、钛金属的表面药物涂层、促进“钛-骨”界面成骨细胞在材料表面粘附状态的药物、提高糖尿病环境中“钛-骨”界面成骨细胞增殖水平的药物、促进糖尿病环境中“钛-骨”界面...

【专利技术属性】
技术研发人员：马翔宇，刘兵，项良碧，周大鹏，马一鸣，
申请(专利权)人：中国人民解放军北部战区总医院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21