一種多孔載藥復(fù)合微球支架材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合支架材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有緩釋功能的多孔載藥復(fù)合微球支架材料及其制備方法和在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]組織工程技術(shù)的出現(xiàn)為組織缺損的問(wèn)題提供了新的解決方法，通過(guò)組織工程技術(shù)，組織缺損的再生成為了可能。組織工程中，種子細(xì)胞支架的材料選擇非常重要。組織工程支架材料不僅影響了細(xì)胞的生物學(xué)性質(zhì)和培養(yǎng)效率，并且決定了移植后支架能否與受體很好的結(jié)合發(fā)揮其修復(fù)功能。骨、軟骨組織工程支架材料應(yīng)當(dāng)具有一下特征:
[0003]1、生物相容性:無(wú)毒，無(wú)致癌、致畸、致突變作用，不會(huì)引起炎癥反應(yīng)和免疫排斥反應(yīng)。
[0004]2、可降解:基質(zhì)材料能夠最終降解，降解產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞無(wú)毒害作用，降解速率應(yīng)與細(xì)胞生長(zhǎng)速率相適應(yīng)，降解時(shí)間應(yīng)能根據(jù)組織生長(zhǎng)時(shí)間相匹配。
[0005]3、良好的力學(xué)性能:能夠滿足植入部位的力學(xué)要求，并為新生組織提供一定強(qiáng)度的支撐，且可保持至新生組織生成。
[0006]4、便于加工，可預(yù)先制備成一定的形狀。
[0007]5、良好的表面活性:材料應(yīng)當(dāng)能夠提供良好的細(xì)胞界面，有利于細(xì)胞粘附、增殖；同時(shí)應(yīng)當(dāng)能激活細(xì)胞特異基因表達(dá)，維持細(xì)胞表型的正常表達(dá)。
[0008]6、貫通的孔隙結(jié)構(gòu):較高的孔隙率和貫通的孔隙結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞的生長(zhǎng)，細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流通和細(xì)胞代謝產(chǎn)物的排除。
[0009]利用可降解聚合物微球緊密堆積得到的微球支架具有降解時(shí)間可控、孔相連性好、孔尺寸易調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)微球進(jìn)行載藥可以進(jìn)一步提高支架材料的應(yīng)用價(jià)值。Borden M等采用熱成型的工藝制備了 PLGA微球支架，實(shí)驗(yàn)證明PLGA微球支架不僅具有一定的孔隙率和一定的機(jī)械強(qiáng)度，使得造骨細(xì)胞能夠在其結(jié)構(gòu)內(nèi)生長(zhǎng)，而且還具有較好的骨誘導(dǎo)能力。Ana Jaklenec等采用蒸汽揮發(fā)粘結(jié)的方法將包埋BSA的PLGA微球粘結(jié)成微球支架，并研究了支架的生物相容性，結(jié)果表明這種多孔微球支架具有藥物釋放功能，并且有利于細(xì)胞的吸附和增殖，并且可以通過(guò)各種參數(shù)的調(diào)整達(dá)到改變支架材料外觀形態(tài)、成分、空間布局及藥物釋放動(dòng)力學(xué)。
[0010]目前許多學(xué)者采用不同的方法制備載藥微球支架，如趙亮等(CN102319449A)公開了一種基于聚乳酸-羥基乙酸共聚物的生長(zhǎng)因子梯度釋放微球支架及其制備方法；林柳蘭等(CN104606718A)公開了一種含載藥物微球的復(fù)合材料放生骨支架的制備方法；李夏林等(CN103611186A)公開了一種緩釋活性因子PELA微球支架骨修復(fù)材料的制備方法。這些制備方法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)在保持緩釋藥物功能的前提下保證支架材料的力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)也存在生物相容性較差等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有緩釋功能的多孔載藥復(fù)合微球支架材料。該材料表面孔隙孔徑均一，對(duì)藥物具有更好的吸附包埋作用。
[0012]本發(fā)明另一目的在于提供一種上述具有緩釋功能的多孔載藥復(fù)合微球支架材料的制備方法。該方法工藝簡(jiǎn)單，采用S/W/0/W工藝將可降解醫(yī)用聚合物材料和無(wú)機(jī)粉體制備成多孔復(fù)合微球，再采用微波法得到支架材料。其中無(wú)機(jī)粉體的加入能改善微球的力學(xué)性能及生物活性。
[0013]本發(fā)明再一目的在于提供上述具有緩釋功能的多孔載藥復(fù)合微球支架材料在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0014]本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn):
[0015]—種具有緩釋功能的多孔載藥復(fù)合微球支架材料，由包含以下步驟的方法制備得到:
[0016](I)將可降解醫(yī)用聚合物溶于有機(jī)溶劑中，加入無(wú)機(jī)粉體超聲分散后，再加入造孔劑，乳化，得到乳液；
[0017](2)將步驟⑴的乳液加入到甲基纖維素溶液中，除去溶劑，得到微球；
[0018](3)將步驟(2)的微球浸泡于藥物溶液中，取出，干燥，得到多孔載藥微球；
[0019](4)將步驟(3)的多孔載藥微球加入成型模具中，并加入助劑，微波加熱處理，冷卻，得到具有緩釋功能的多孔載藥復(fù)合微球支架材料。
[0020]步驟(I)中所述的可降解醫(yī)用聚合物可為聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)及其共聚物(PLGA)、聚己內(nèi)酯(PCL)等。
[0021]所述的無(wú)機(jī)粉體可為生物活性玻璃(BG)、β -磷酸三鈣(β -TCP)、羥基磷灰石(HA)等。
[0022]所述的有機(jī)溶劑為本領(lǐng)域常用有機(jī)溶劑即可，可為二氯甲烷(CH2Cl2)、二甲基亞砜(DMSO)、丙酮等。
[0023]所述超聲的時(shí)間優(yōu)選為I?lOmin。
[0024]所用可降解醫(yī)用聚合物、無(wú)機(jī)粉體和造孔劑的質(zhì)量比為(20?I):1: (5?0.1)，優(yōu)選為(10 ?5):1: (2 ?0.1)。
[0025]所述的造孔劑可為本領(lǐng)域常規(guī)使用的造孔劑即可，如可為碳酸氫銨、過(guò)氧化氫等。
[0026]所述乳化的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為1000?5000r/min，乳化時(shí)間為I?lOmin。
[0027]所述乳液中，可降解醫(yī)用聚合物的濃度優(yōu)選為20?5wt%。
[0028]步驟(2)中所述的甲基纖維素溶液濃度優(yōu)選為0.1?lwt%。
[0029]所用乳液和甲基纖維素溶液的體積比優(yōu)選為1:5?1:0.5。
[0030]所述的除去溶劑可通過(guò)攪拌使溶劑揮發(fā)，攪拌速度優(yōu)選為100?500r/min。
[0031]步驟(3)中所述的藥物可為多肽類藥物、蛋白質(zhì)類藥物、糖類藥物及其他高分子藥物等。所述藥物溶液可為水溶液或有機(jī)溶液，根據(jù)藥物性質(zhì)選用對(duì)應(yīng)的溶劑即可。
[0032]所述藥物溶液的濃度可根據(jù)藥物種類及實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)配，優(yōu)選為5 μ g/mL?lOOmg/mL。
[0033]所述的浸泡的時(shí)間優(yōu)選為I?10h。
[0034]所述浸泡過(guò)程優(yōu)選在真空條件下進(jìn)行。
[0035]步驟(4)中所述的助劑可為乙醇、去離子水等，加熱時(shí)間為I?lOmin。
[0036]所用助劑與多孔載藥微球的質(zhì)量比為1:5?1:50。加入助劑是為了在微波加熱的時(shí)候促進(jìn)微球之間的粘結(jié)，其在微波加熱處理過(guò)程中完全揮發(fā)。
[0037]所述的模具根據(jù)實(shí)際需要使用的支架材料的形狀等進(jìn)行選取使用即可。
[0038]本發(fā)明具有緩釋功能的多孔載藥復(fù)合微球支架材料表面孔隙孔徑均一，對(duì)藥物具有更好的吸附包埋作用，其中無(wú)機(jī)粉體的加入改善了微球的力學(xué)性能及生物活性，可應(yīng)用于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域中。
[0039]本發(fā)明的機(jī)理為:
[0040]本發(fā)明的制備方法以可降解醫(yī)用聚合物材料、無(wú)機(jī)粉體及生物藥物等為原料，首先采用S/W/0/W工藝將可降解醫(yī)用聚合物材料和無(wú)機(jī)粉體制備成多孔復(fù)合微球，制備的微球不僅表面孔隙孔徑更加均一，對(duì)藥物有更好的吸附包埋作用，而且隨著無(wú)機(jī)粉體的加入更能改善微球的力學(xué)性能及生物活性。隨后采用微波加熱工藝得到多孔載藥復(fù)合微球支架，保證被吸附包埋的藥物的活性，并且加熱效率更高，同時(shí)也簡(jiǎn)化了支架的制備工藝，保證了支架的孔隙結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。
[0041]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0042](I)本發(fā)明在可降解聚合物復(fù)合了無(wú)機(jī)顆粒，能夠改善微球的力學(xué)性能和生物活會(huì)K。
[0043](2)本發(fā)明所采用改進(jìn)工藝制備出的微球表面孔隙孔徑更加均一，對(duì)藥物有更好的吸附包埋作用。
[0044](3)本發(fā)明采用微波加熱制備微球支架，既保證了被吸附包埋的藥物的活性，提高了加熱效率，又簡(jiǎn)化了支架的制備工藝，保證了支架的孔隙結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1為本發(fā)明所制備的多孔復(fù)合微球的電鏡圖片。
[0046]圖2為本發(fā)明所制備的多孔復(fù)合微球的粒徑分布。
[0047]圖3為本發(fā)明所制備的多孔載藥復(fù)合微球的藥物釋放曲線。
[0048]圖4為傳統(tǒng)熱成型工藝與本發(fā)明所采用的微波工藝所制備出的多孔載藥復(fù)合微球支架材料的電鏡對(duì)比。
[0049]圖5為本發(fā)明所制備的多孔載藥復(fù)合微球支架材料的孔隙率。
[0050]圖6為本發(fā)明所制備的多孔載藥復(fù)合微球支架材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0052]下列實(shí)施例中所用的試劑均可購(gòu)買得到。
[0053]實(shí)施例1
[0054](I)將5g PLGA溶解于40mL 012(:12中，加入Ig BG并超聲分散2min ;向其中加入Ig的碳酸氫錢，以1000r/min乳化3min后，將得到的乳液倒入50mL 0.3wt%的甲基纖維素溶液中，在300r/min的速度下攪拌，使溶劑完全揮發(fā)。隨后過(guò)濾收集微球，用去離子水把微球沖洗三遍后，冷凍干燥2d，得到干態(tài)多孔復(fù)合微球；
[0055](2)配置濃度為