本发明专利技术涉及一种多功能治疗性生物材料及其制备方法，属于激光应用技术领域。该制备方法的工艺步骤如下：(1)利用飞秒激光双脉冲在生物医用材料表面制备出多样的三维微/纳复合结构；(2)运用水热合成法在三维微/纳复合结构上进一步制备出纳米花状结构以构建由三维微/纳复合结构和纳米花组成的异质结构；(3)将制备好的异质结构放入含有金离子和铂离子的混合溶液中，利用紫外光还原法在异质结构上原位还原出金铂双金属纳米颗粒，即得到多功能治疗性生物材料。本发明专利技术提供的多功能治疗性生物材料具有优异的光热转换特性，不仅能够促进骨再生，并且具有肿瘤治疗和抗细菌感染功能。本发明专利技术的方法适用于各种尺寸和不同形状的生物医用材料。用材料。用材料。
【技术实现步骤摘要】
一种多功能治疗性生物材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种多功能治疗性生物材料及其制备方法，具有治疗肿瘤和细菌感染，以及骨缺损修复的功能，属于激光应用
技术介绍
[0002]骨肿瘤是一种常见的恶性肿瘤，是危害最大的肿瘤之一，死亡率高，严重威胁全球人类健康。除自体骨骼系统癌外，骨转移是一种致命的癌症并发症，发生在30％
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80％的癌症患者中。例如，高达65％
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80％的晚期乳腺癌和前列腺癌患者被诊断为骨转移，而作为世界癌症发病率第三位的结肠癌患者，近50％的患者最终会出现骨转移。目前临床上主流的骨肿瘤治疗方法多为破坏性手术切除与化/放疗相结合，明显提高了患者的生存率。然而，骨肿瘤手术切除后相关的肿瘤复发、大面积骨缺损及术后细菌感染(感染率为20％
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50％)是严重的问题，仍然威胁着患者的健康。化/放疗已被广泛应用于杀死手术后残留的存活肿瘤细胞，但耐药性和各种严重的全身副作用却不断折磨着患者。因此，临床仍然迫切需要一种应用在骨肿瘤术后的多功能治疗性生物材料，既能满足骨缺损的填充和引导骨组织再生的需求，又能通过使用安全、有效的方式清除残留肿瘤细胞和预防细菌感染。然而目前临床上同时具有骨缺损修复和肿瘤治疗、抗细菌感染性能的多功能治疗性生物材料非常有限。
[0003]近年来，光热疗法因其无创、有效且无毒副作用的特点已受到越来越多的关注。利用吸收近红外光产生的热量杀灭靶向区域的肿瘤细胞，防止对非靶向区域的损伤，与化/放疗相比优势明显，侵入性较小，使治疗区域组织快速恢复。因此，将具有骨再生性能的生物医用材料和光热疗法相结合，有望成为同时具有骨缺损修复、肿瘤治疗和抗细菌感染功能的有效途径。值得注意的是，选择光热效果显著、高生物相容性的光热材料用于多功能治疗性生物材料的制备尤为重要。
[0004]目前的现有技术中，例如，中国专利CN 108555437 A公开了一种定向调控生物金属材料表面细胞生长的激光加工方法，但是其专注于材料的成骨性能，未涉及肿瘤治疗和抗细菌感染的功能。又如，中国专利CN 108079383 A公开了一种利用碳量子点的光热效应和羟基磷灰石成骨性能制备光热骨修复支架，但是碳基纳米材料可引起肺部炎症和对患者的氧化应激，体内生物安全性低。综上所述，专利技术一种具有通用、低成本、高生物相容性、长期耐用、同时具有骨缺损修复和肿瘤治疗、抗细菌感染功能的多功能治疗性生物材料迫在眉睫。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是为了解决骨肿瘤手术切除后面临的相关肿瘤复发、大面积骨缺损及术后细菌感染的严峻问题，提供一种多功能治疗性生物材料，皆在解决上述骨肿瘤手术切除后所面临的重大挑战。
[0006]本专利技术的目的具体是通过下述技术方案实现的：
[0007]一种多功能治疗性生物材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一，将待加工的生物医用材料表面进行镜面抛光预处理，超声清洗干净并干燥，得到洁净的表面抛光材料。
[0009]步骤二，利用飞秒激光在步骤一所得表面抛光材料表面制备出大面积、一致性的三维微/纳复合结构，将加工后的材料用去离子水清洗、干燥。
[0010]步骤三、在步骤二所得材料表面制备出纳米花状结构，构建由三维微/纳复合结构和纳米花组成的异质结构。
[0011]步骤四，将步骤三制备出的异质结构放入含有金离子和铂离子的混合溶液中，利用紫外光还原法在异质结构上原位还原出金铂双金属纳米颗粒，得到多功能治疗性生物材料。
[0012]所述方法制备的产物的应用，所述产物具有治疗肿瘤和细菌感染，以及骨缺损修复的功能，可用于骨肿瘤治疗及术后细菌感染。
[0013]步骤一所述的生物医用材料，包括：医用金属材料、医用陶瓷材料、医用高分子材料以及医用非金属材料。
[0014]步骤二的具体实现步骤如下：
[0015](1)将洁净的生物医用材料固定在载玻片上，将玻璃片固定到高精度六自由度平移台上；
[0016](2)通过分束合束或脉冲整形，把传统的飞秒激光在时域上调制为飞秒激光双脉冲，且两个子脉冲之间的时间间隔为100fs
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100ps，两个子脉冲能量比范围为0.1
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10；
[0017](3)利用一个物镜，把产生的飞秒激光双脉冲聚焦到生物医用材料表面，通过计算机控制系统来控制高精度六自由度移动平台，使得样品相对激光运动；在加工过程中，利用高压氮气吹屑，通过控制激光通量、加工速度、加工间距以及双脉冲延迟时间，制备出三维微/纳复合结构。
[0018]步骤三的具体实现步骤如下：
[0019](1)配置由氢氧化钠溶液和双氧水组成的混合溶液作为水热反应体系；
[0020](2)将飞秒激光双脉冲加工制备出的表面具有三维微/纳复合结构的生物医用材料放入反应釜底部，再将配置好的混合溶液倒入反应釜中进行水热反应；
[0021](3)将水热反应后的材料用去离子水清洗、干燥。
[0022]步骤四的具体实现步骤如下：
[0023](1)配置由氯金酸和氯铂酸组成的混合溶液作为前驱体溶液；
[0024](2)将飞秒激光双脉冲加工结合水热处理制备出表面具有三维微/纳复合结构和纳米花组成的异质结构的生物医用材料放入烧杯底部，再将配置好的前驱体溶液滴加入烧杯中，最后在烧杯上方水平放置紫外光源进行辐照；
[0025](3)将光还原反应后的材料用去离子水清洗、干燥。
[0026]步骤二(3)所述的加工物镜倍数、激光通量、加工速度、加工间距以及双脉冲延迟时间分别为5倍、10倍或20倍、1
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150J/cm2、10μm/s
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2000μm/s、2
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30μm以及5
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20ps。
[0027]步骤三(1)所述的氢氧化钠溶液的浓度为1
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20mM，双氧水的浓度为5％
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30％。
[0028]步骤三(2)所述的水热反应温度为50℃
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120℃，反应时间为24h
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48h。
[0029]步骤四(1)所述的氯金酸和氯铂酸溶液浓度均为10mM
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50mM，将这两种溶液1:1混合配置为前驱体溶液。
[0030]步骤四(2)所述的紫外光源的功率为5W
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20W，光还原过程时间为10s
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30s。
[0031]有益效果
[0032](1)本专利技术的一种多功能治疗性生物材料，该多功能治疗性生物材料具有治疗肿瘤和细菌感染，以及骨缺损修复的功能，可用于治疗骨肿瘤及术后细菌感染。
[0033](2)本专利技术的一种多功能治疗性生物材料的制备方法，该方法具备的图案化加工能力，可用于各种尺寸和不同形状的生物医用材料。
[0034](3)本专利技术的一种多功能治疗性生物材料及其制备方法，该多功能治疗性生物材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多功能治疗性生物材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，将待加工的生物医用材料表面进行镜面抛光预处理，超声清洗干净并干燥，得到洁净的表面抛光材料。步骤二，利用飞秒激光在步骤一所得表面抛光材料表面制备出大面积、一致性的三维微/纳复合结构，将加工后的材料用去离子水清洗、干燥。步骤三、在步骤二所得材料表面制备出纳米花状结构，构建由三维微/纳复合结构和纳米花组成的异质结构。步骤四，将步骤三制备出的异质结构放入含有金离子和铂离子的混合溶液中，利用紫外光还原法在异质结构上原位还原出金铂双金属纳米颗粒，得到多功能治疗性生物材料。2.如权利要求1所述方法制备的产物的应用，其特征在于：所述产物具有治疗肿瘤和细菌感染，以及骨缺损修复的功能，可用于骨肿瘤治疗及术后细菌感染。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一所述的生物医用材料，包括：医用金属材料、医用陶瓷材料、医用高分子材料以及医用非金属材料。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二的具体实现步骤如下：(1)将洁净的生物医用材料固定在载玻片上，将玻璃片固定到高精度六自由度平移台上；(2)通过分束合束或脉冲整形，把传统的飞秒激光在时域上调制为飞秒激光双脉冲，且两个子脉冲之间的时间间隔为100fs
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100ps，两个子脉冲能量比范围为0.1
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10；(3)利用一个物镜，把产生的飞秒激光双脉冲聚焦到生物医用材料表面，通过计算机控制系统来控制高精度六自由度移动平台，使得样品相对激光运动；在加工过程中，利用高压氮气吹屑，通过控制激光通量、加工速度、加工间距以及双脉冲延迟时间，制备出三维微/纳复合结构。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三的具体实现步骤如下：(1)配置由氢氧化钠溶液和双氧水组成的混合溶液作为水热反应体系；(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜澜，马云龙，胡洁，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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