载药骨支架材料及制备方法和功能杂化骨支架及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于药物负载的骨支架材料，涉及骨修复材料领域。本发明专利技术包括一种用于药物负载的骨支架材料，包括有机模板和沉积料，沉积料均匀沉积在有机模板上形成气凝胶；以实现能够通过骨支架材料对药物进行负载，同时满足负载材料具有一定机械强度、药物负载能力强、材料结构有助于骨修复过程的目的；本发明专利技术还包括一种功能性杂化气凝胶骨支架，包括前述制备的用于药物负载的骨支架材料，前述骨支架材料上负载有功能物质；以解决目前骨支架负载生长因子时，因生长因子价格昂贵且局部生物利用率低；单一生长因子无法兼具成骨和成血管功效；仿生骨支架材料内部成骨和成血管诱导性差，从而限制骨支架材料临床转化和应用的问题。

【技术实现步骤摘要】
载药骨支架材料及制备方法和功能杂化骨支架及制备方法
本专利技术涉及骨修复材料领域，具体的说，是一种用于药物负载的骨支架材料。
技术介绍
肿瘤、炎症、外伤等多种原因均可引起骨缺损。目前，自体骨和异体骨移植仍是重建骨缺损主要治疗方式，但自体骨和异体骨移植存在或部分存在供体有限、供骨区并发症、免疫源性反应和疾病传播等风险。因此，亟需开发兼具骨诱导性和成血管性的人工骨支架材料提高骨缺损修复效果。骨支架材料负载生长因子(骨形态发生蛋白或血管内皮生长因子)促成骨和成血管研究使人工骨支架材料修复骨缺损成为可能。但是，当前骨缺损修复仍存在不足：生长因子价格昂贵且局部生物利用率低；单一生长因子无法兼具成骨和成血管功效；仿生骨支架材料内部成骨和成血管诱导性差，限制骨支架材料临床转化和应用。在利用骨支架材料负载药物的思路下，常见的负载材料无法满足需求。因此，亟待开发一种具有一定机械强度、药物负载能力强、材料结构有助于骨修复过程并且药物释放曲线较为平缓的载体材料。从而利用载体材料来负载药物，来克服前述骨支架材料负载生长因子的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于药物负载的骨支架材料，以实现能够通过骨支架材料对药物进行负载，同时满足负载材料具有一定机械强度、药物负载能力强、材料结构有助于骨修复过程的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术手段：一种用于药物负载的骨支架材料，包括有机模板和沉积料，所述沉积料均匀沉积在所述有机模板上形成气凝胶；所述有机模板包括纳米纤维素/胶原复合支架，所述沉积料包括羟基磷灰石。作为优选的，所述纳米纤维素与所述胶原的质量比为0.5～2:1，所述羟基磷灰石占所述纳米纤维素和所述胶原总质量的0.5％～2％。与常见的骨支架材料相比，本专利技术所公开的一种用于药物负载的骨支架材料具有以下有益效果：1、纳米纤维素/胶原复合制成的有机模板支架具有大比表面积、高生物活性和优良降解性。2、在前述的有机模板支架上复合纳米羟基磷灰石，也就能够通过调节材料组分，从而控制降解速率以及增强复合材料的力学性能；3、钙离子和磷酸根等降解产物能增加支架材料内部骨传导和骨诱导性，改善局部成骨和成血管微环境。4、有机-无机杂化气凝胶，也就是前述的有机模板与沉积料杂化制成的气凝胶具有大孔-介孔分级结构，并且纳米羟基磷灰石具有的纳米级粗糙表面，有利于成骨细胞、BMSCs和HUVECs粘附、增殖和迁移。本专利技术还提供了一种前述用于药物负载的骨支架材料的制备方法，以解决前述用于药物负载的骨支架材料如何进行制备的问题。并采用以下的技术方案：一种前述用于药物负载的骨支架材料的制备方法，包括以下步骤：a.制备纳米羟基磷灰石；b.制备纳米纤维素/胶原混合水溶液：取纳米纤维素和胶原分散在去离子水中，用无机酸调节体系pH至酸性；c.制备纳米纤维素/胶原/羟基磷灰石混合水溶液：将所述纳米羟基磷灰石加入所述纳米纤维素/胶原混合水溶液中，持续搅拌至无颗粒状态，制成前驱液；d.制备纳米纤维素/胶原/羟基磷灰石气凝胶：将GPTMS逐滴加入所述前驱液中，搅拌反应形成交联液，将所述交联液静置除泡后放入叔丁醇溶剂中置换，最后再冷冻干燥制得气凝胶。通过本专利技术公开的制备方法，能够直接将用于药物负载的骨支架材料制作成为复合杂化气凝胶，其不仅具有各基础材料优良性能，还能多重杂交互补产生出新的理化性质，实现大尺度材料向纳米级材料转变，并且制成的复合杂化气凝胶具有机械强度足够、骨诱导性好、支架内成血管性好以及降解速率可控等优点。并且有机-无机杂化支撑的气凝胶具有大孔-介孔分级结构，从而能够起到良好的对药物的负载效果，同时纳米羟基磷灰石的纳米级粗糙表面，利于成骨细胞、BMSCs和HUVECs粘附、增殖和迁移。本专利技术还提供了一种功能性杂化气凝胶骨支架，以解决目前骨支架负载生长因子时，因生长因子价格昂贵且局部生物利用率低；单一生长因子无法兼具成骨和成血管功效；仿生骨支架材料内部成骨和成血管诱导性差，从而限制骨支架材料临床转化和应用的问题。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术手段：一种功能性杂化气凝胶骨支架，包括前述制备的用于药物负载的骨支架材料，前述骨支架材料上负载有功能物质。进一步的，前述功能物质包括通过原位负载的原位负载药物或通过滴加负载的滴加负载药物；所述原位负载药物包括甲状旁腺激素相关蛋白，所述滴加负载药物包括骨硬化蛋白单抗和基质细胞衍生因子-1中的至少一种。本专利技术所公开的一种功能性杂化气凝胶骨支架，具有以下有益效果：功能性填料能够稳定的负载在前述的骨支架材料上，兼具成血管和成骨诱导生物活性和可控生物降解性的仿生骨支架材料，来修复骨缺损，并且在负载甲状旁腺激素相关蛋白时，能够让甲状旁腺激素相关蛋白释放满足局部暴释联合短暂缓释的条件，避免甲状旁腺激素相关蛋白因长期缓释而促进破骨细胞增殖而增加新生骨吸收。本专利技术同时还提供了一种前述功能性杂化气凝胶骨支架的制备方法，以解决如何对前述功能性杂化气凝胶骨支架制备，使其能够让药物更好更均匀的负载，同时让负载后的药物在释放的过程中，能够满足其药物发挥功效的程度的问题。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术手段：一种功能性杂化气凝胶骨支架的制备方法，包括以下步骤：a.制备纳米羟基磷灰石；b.制备纳米纤维素/胶原混合水溶液：取纳米纤维素和胶原分散在去离子水中，用无机酸调节体系pH至酸性；c.制备纳米纤维素/胶原/羟基磷灰石混合水溶液：将纳米羟基磷灰石加入纳米纤维素/胶原混合水溶液中，持续搅拌至无颗粒状态，制成前驱液；d.制备功能性杂化气凝胶：当负载原位负载药物时：将GPTMS逐滴加入所述前驱液中，并同时加入所述原位负载药物，搅拌反应形成负载交联液，将所述负载交联液静置除泡后放入叔丁醇溶剂中置换，最后再冷冻干燥后制得负载气凝胶支架；当负载滴加负载药物时：将GPTMS逐滴加入所述前驱液中，搅拌反应形成交联液，将所述交联液静置除泡后放入叔丁醇溶剂中置换，最后再冷冻干燥制得基体气凝胶，在无菌环境下，将所述滴加负载药物滴加在所述集体气凝胶上，滴加完成后进行冷冻干燥。作为优选的，所述步骤b中，所述纳米纤维素和所述胶原的最终浓度均为1～5％w/v。更进一步的，所述步骤c中，所述纳米羟基磷灰石占所述纳米纤维素和所述胶原总质量分数0.5％～2％。也就是说，在本专利技术公开的功能性杂化气凝胶骨支架的制备方法中，能够通过原位负载将甲状旁腺激素相关蛋白负载在前述的骨支架材料上，形成功能化气凝胶骨支架，并且在甲状旁腺激素相关蛋白负载后，其释放曲线能够满足局部暴释结合短暂缓释，从而让甲状旁腺激素相关蛋白作为功能性物质负载后，在功能化气凝胶骨支架植入人体后，能够起到其应有的作用，避免因药物释放的过慢而出现对骨修复过程的不良影响。另外，本专利技术也可以采用滴加式的负载方式，在负载骨硬化蛋白单抗和/或基质细胞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于药物负载的骨支架材料，其特征在于：包括有机模板和沉积料，所述沉积料均匀沉积在所述有机模板上形成气凝胶；/n所述有机模板包括纳米纤维素/胶原复合支架，所述沉积料包括羟基磷灰石。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于药物负载的骨支架材料，其特征在于：包括有机模板和沉积料，所述沉积料均匀沉积在所述有机模板上形成气凝胶；
所述有机模板包括纳米纤维素/胶原复合支架，所述沉积料包括羟基磷灰石。


2.根据权利要求1所述的一种用于药物负载的骨支架材料，其特征在于：所述纳米纤维素与所述胶原的质量比为0.5～2:1，所述羟基磷灰石占所述纳米纤维素和所述胶原总质量的0.5％～2％。


3.一种根据权利要求1或2所述的用于药物负载的骨支架材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.制备纳米羟基磷灰石；
b.制备纳米纤维素/胶原混合水溶液：取纳米纤维素和胶原分散在去离子水中，用无机酸调节体系pH至酸性；
c.制备纳米纤维素/胶原/羟基磷灰石混合水溶液：将所述纳米羟基磷灰石加入所述纳米纤维素/胶原混合水溶液中，持续搅拌至无颗粒状态，制成前驱液；
d.制备纳米纤维素/胶原/羟基磷灰石气凝胶：将GPTMS逐滴加入所述前驱液中，搅拌反应形成交联液，将所述交联液静置除泡后放入叔丁醇溶剂中置换，最后再冷冻干燥制得气凝胶。


4.一种功能性杂化气凝胶骨支架，其特征在于：包括权利要求1或2中任意一项所述的骨支架材料，所述骨支架材料上负载有功能物质。


5.根据权利要求4所述的一种功能性杂化气凝胶骨支架，其特征在于：所述功能物质包括通过原位负载的原位负载药物或通过滴加负载的滴加负载药物；
所述原位负载药...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩洋，王端，周宗科，夏和生，蹇志文，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：四川;51