一種載藥復(fù)合骨修復(fù)材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域中的植入材料和人工器官，主要涉及一種載藥復(fù)合骨修復(fù)材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]骨是人體承擔(dān)著生命活動(dòng)的重要組織器官。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)每年因事故創(chuàng)傷、腫瘤以及人體先天性缺陷等造成的各類骨科疾病超過(guò)300萬(wàn)人，骨是僅次于血的第二大需求量移植物。自體骨移植是一個(gè)很好的治療辦法，但是移植來(lái)源非常有限，而且會(huì)帶來(lái)新的傷痛；異體骨移植會(huì)產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)，也會(huì)增加異體病毒感染的可能，而且成本非常高，因此其應(yīng)用大大受限。為了克服和解決這些困難和問(wèn)題，醫(yī)學(xué)和生物材料科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)共同的課題就是研制出理想的人工骨替代材料用于移植和修復(fù)骨組織缺損。
[0003]近年來(lái)發(fā)展起來(lái)骨修復(fù)材料比較成熟的主要包括金屬骨修復(fù)材料、無(wú)機(jī)非金屬骨修復(fù)材料、高分子骨修復(fù)材料以及復(fù)合骨修復(fù)材料等。金屬材料是在骨修復(fù)材料領(lǐng)域中最早被應(yīng)用的一類材料，目前醫(yī)用不銹鋼、鈷合金、鈦合金、記憶合金、醫(yī)用磁合金等金屬材料已用于修復(fù)骨骼系統(tǒng)，盡管醫(yī)用金屬具有一定的生物相容性，但缺乏生物活性，力學(xué)強(qiáng)度比硬組織高，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，從而對(duì)骨組織造成新的破壞。另外，金屬浸泡在體液中，容易被腐蝕，因而醫(yī)用金屬材料應(yīng)用有局限性。無(wú)機(jī)非金屬骨修復(fù)材料如生物降解類陶瓷，是可降解吸收的無(wú)機(jī)材料，與骨具有相似的礦物成分，與骨的生物活性和生物相容性好，作為骨修復(fù)材料已廣泛應(yīng)用于臨床，但是該材料的抗彎強(qiáng)度低、脆性大，疲勞與破壞強(qiáng)度不高，因此其應(yīng)用也有較大的局限性。
[0004]復(fù)合骨修復(fù)材料與單一組分相比，可以選擇有所需性能的組分或結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變它們之間的比例，實(shí)現(xiàn)性能可調(diào)節(jié)性，得到能以實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合相匹配的新材料。聚合物基無(wú)機(jī)納米復(fù)合骨修復(fù)材料不僅具有納米材料的表面效應(yīng)和強(qiáng)界面結(jié)合等性質(zhì)，而且將無(wú)機(jī)物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性能與聚合物的韌性、粘合性、易加工性及可降解性等揉合在一起，從而產(chǎn)生許多特異的性能。
[0005]此外，骨缺損患者在治療過(guò)程中病變部位常常會(huì)存在兩種或兩種以上的病理改變，產(chǎn)生炎癥感染，傳統(tǒng)藥物注射治療藥物濃度會(huì)忽高忽低，容易引起毒副作用。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種載藥復(fù)合骨修復(fù)材料及其制備方法，所述載藥復(fù)合骨修復(fù)材料既具有抗感染能力又具有高效成骨活性的新型骨組織材料，既能修復(fù)骨缺損，又能治療感染或腫瘤，旨在解決現(xiàn)有骨修復(fù)材料所存在的問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]—種載藥復(fù)合骨修復(fù)材料，其中，以羥基磷灰石、聚酰胺以及殼聚糖為復(fù)合材料，并載入抗生素類藥物。
[0010]所述的載藥復(fù)合骨修復(fù)材料，其中，所述抗生素類藥物為紅霉素。
[0011]該載藥復(fù)合骨修復(fù)材料的制備方法包括以下步驟:
[0012]a、以羥基磷灰石、聚酰胺以及殼聚糖制備n-HA/PA/CS復(fù)合材料；
[0013]b、使用致孔劑，通過(guò)粒子致孔法制備出多孔n-HA/PA/CS復(fù)合材料；
[0014]C、載入抗生素類藥物，制備多孔n-HA/PA/CS/EM載藥骨修復(fù)材料。
[0015]所述的載藥復(fù)合骨修復(fù)材料的制備方法，其中，致孔劑為按照質(zhì)量比1:3-9混合的PVP和NaCl ;抗生素類藥物為紅霉素。
[0016]所述的載藥復(fù)合骨修復(fù)材料的制備方法，其中，步驟a具體為:在反應(yīng)容器內(nèi)加入羥基磷灰石、聚酰胺粉末和二甲基亞砜溶劑，加熱攪拌到80_90°C ;另將殼聚糖和2w%醋酸溶液按2-5w%的比例混合，攪拌加熱至80-90°C ;將殼聚糖溶液移入上述反應(yīng)容器內(nèi)，緩慢升溫，當(dāng)加熱到105-110°C時(shí)，快速攪拌，繼續(xù)升溫，在160-170°C混合4_6h ;將所得產(chǎn)物倒入溫蒸餾水中洗滌數(shù)次，減壓抽濾，除去殘留的二甲基亞砜溶劑，60-70°C烘干20-24h，得到n-HA/PA/CS復(fù)合材料；
[0017]其中，羥基磷灰石、聚酰胺以及殼聚糖的質(zhì)量比為25-55:30-60:10-30。
[0018]所述的載藥復(fù)合骨修復(fù)材料的制備方法，其中，步驟b具體為:將致孔劑與復(fù)合材料按3-4:4-3質(zhì)量比稱取混合；加入15-20w倍的乙醇，在60?80°C溫度下持續(xù)攪拌
1-1.5h，待混合物的黏度增加后，倒入特定的模具，60-70°C干燥20-24h ;脫模后在超聲波條件下加熱清洗10-12h兩次，除去復(fù)合材料中殘留的溶劑，烘干，得到多孔n-HA/PA/CS復(fù)合材料。
[0019]所述的載藥復(fù)合骨修復(fù)材料的制備方法，其中，步驟c具體為:按固液比為0.8-1.2g/mL的量用無(wú)水乙醇將抗生素類藥物溶解，將多孔n-HA/PA/CS復(fù)合材料與抗生素類藥物溶液充分混合，將混合物在50-70°C的水浴中調(diào)成均勻粘稠的糊狀物后，裝入預(yù)制模具中成型，在室溫中固化；將粉末置于模具，用10-12噸的壓力保持壓力2-3分鐘，得到多孔n-HA/PA/CS/EM載藥骨修復(fù)材料；
[0020]其中，n-HA/PA/CS復(fù)合材料與紅霉素的質(zhì)量比為100:4-6。
[0021]有益效果:本發(fā)明所提供的一種載藥復(fù)合骨修復(fù)材料，利用無(wú)機(jī)納米材料羥基磷灰石(n-HA)、合成高分子材料聚酰胺(PA)以及天然高分子殼聚糖(CS)復(fù)合，載入抗生素類藥物紅霉素(EM)，制備多孔n-HA/PA/CS/EM載藥骨修復(fù)材料。n_HA是骨骼的主要成份，PA具有類似人體骨骼的膠原結(jié)構(gòu)，CS具有抑菌作用和促進(jìn)創(chuàng)傷愈合作用，并且降解速度與骨骼生長(zhǎng)速度匹配，載入的EM具有預(yù)防和治療感染的作用，因此該骨修復(fù)材料屬于既具有抗感染能力又具有高效成骨活性的新型骨組織材料，既能修復(fù)骨缺損，又能治療感染或腫瘤，可達(dá)到真正的骨缺損修復(fù)治療。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中得到的多孔n-HA/PA/CS/EM載藥骨修復(fù)材料的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供一種載藥復(fù)合骨修復(fù)材料及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明所提供的一種載藥復(fù)合骨修復(fù)材料，利用無(wú)機(jī)納米材料羥基磷灰石(n-HA)、合成高分子材料聚酰胺(PA)以及天然高分子殼聚糖(CS)復(fù)合，載入抗生素類藥物紅霉素(EM)，制備多孔n-HA/PA/CS/EM載藥骨修復(fù)材料。n_HA是骨骼的主要成份，PA具有類似人體骨骼的膠原結(jié)構(gòu)，CS具有抑菌作用和促進(jìn)創(chuàng)傷愈合作用，并且降解速度與骨骼生長(zhǎng)速度匹配，載入的EM具有預(yù)防和治療感染的作用，因此該骨修復(fù)材料屬于既具有抗感染能力又具有高效成骨活性的新型骨組織材料，既能修復(fù)骨缺損，又能治療感染或腫瘤，可達(dá)到真正的骨缺損修復(fù)治療。
[0025]本發(fā)明中還提供一種載藥復(fù)合骨修復(fù)材料的制備方法，具體地，所述載藥復(fù)合骨修復(fù)材料的制備方法，包括以下步驟:
[0026](I)以無(wú)機(jī)納米材料羥基磷灰石(n-HA)，合成高分子材料聚酰胺(PA)，以及天然高分子殼聚糖(CS)制備n-HA/PA/CS復(fù)合材料:
[0027]在安裝有攪拌裝置的三口燒瓶?jī)?nèi)加入一定量的納米羥基磷灰石、聚酰胺粉末和二甲基亞砜溶劑，置于恒溫水浴中加熱攪拌到80-90°C。另將殼聚糖和2w%醋酸溶液按
2-5w%的比例加入燒杯中，于水浴磁力攪拌器中，攪拌加熱至80-90 °C使殼聚糖充分溶解，得透明淺黃色殼聚糖溶液。將殼聚糖溶液移入上述三口燒瓶中，緩慢升溫，當(dāng)加熱到105-110°C時(shí)，快速攪拌，繼續(xù)升溫，在160-170°C混合4_6h。將所得產(chǎn)物倒入溫蒸餾水中洗滌數(shù)次，減壓抽濾，除去殘留的二甲基亞砜溶劑，置于60-70°C的烘箱烘干20-24小時(shí)，得到n-HA/PA/CS復(fù)合材料。其中，納米材料羥基磷灰石、聚酰胺以及殼聚糖的質(zhì)量比為25-55:30-60:10-30 ο
[0028](2)使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氯化鈉(NaCl)的混合物為致孔劑，通過(guò)粒子致孔法制備出多孔n-HA/PA/CS復(fù)合材料:
[0029]將80目的PVP和NaCl分別按比例混合作為致孔劑，致孔劑與復(fù)合材料按3_4:4_3質(zhì)量比準(zhǔn)確稱取，超聲振蕩使之充分混合。加入15-20w倍的乙醇，在60?80°C溫度下持續(xù)攪拌1-1.5h，待混合物的黏度增加后，倒入特定的模具，把烘箱的溫度設(shè)為60-70°C，干燥樣品20-24h，脫模后在超聲波條件下加熱清洗10-12h兩次，除去復(fù)合材料中殘留的溶劑，烘干，得到多孔n-HA/PA/CS復(fù)合材料。其中，PVP和NaCl的質(zhì)量比為1:3-9。
[0030](3)載入抗生素類藥物紅霉素(EM)，制備多孔n-HA/PA/CS/EM載藥骨修復(fù)材料:
[0031]將多孔n-HA/PA/CS復(fù)合材料與紅霉素按一定的比例充分混合，混合之前先按固液比為0.8-1.2g/mL的量用無(wú)水乙醇將紅霉素溶解，將混合物在50-70°C的水浴中調(diào)成均勻粘稠的糊狀物后，裝入預(yù)制模具中成型，在室溫(25?28°C)中固化。將粉末置于模具，用10-12噸的壓力保持壓力2-3分鐘，得到多孔n-HA/PA/CS/EM載藥骨修復(fù)材料。其中，紅霉素的添加量為，按照經(jīng)過(guò)制孔后的n-HA/PA/CS復(fù)合材料與紅霉素的質(zhì)量比(w/w)為100:4-6進(jìn)行添加。
[0032]采用上述方法制備得到的多孔n-HA/PA/CS/EM載藥骨修復(fù)材料，孔隙率可達(dá)57.9%,抗壓強(qiáng)度可達(dá)0.8MPa，紅霉素在模擬體液的釋放時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)7天。生物相容性實(shí)驗(yàn)表明，多孔n-HA/PA/CS骨修復(fù)材料經(jīng)測(cè)定未顯示急性中毒現(xiàn)象，體外細(xì)胞毒性均為O級(jí)或I級(jí)，皮膚反應(yīng)類型為極輕微級(jí)，遲發(fā)型超敏反應(yīng)分級(jí)為