一種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料及其制備方法和應(yīng)用，該材料由氨基化明膠、氧化葡聚糖、己二酸二酰肼制得的水凝膠、抗生素及負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球組成。本發(fā)明制備的水凝膠材料具有自愈合與有序釋放功能，其抗生素釋放較快，可實(shí)現(xiàn)快速消炎作用，而包載在微球中的生長(zhǎng)因子緩慢釋放，可誘導(dǎo)組織再生，適用于皮膚組織、牙周組織、軟骨組織等病缺損組織的修復(fù)。
【專利說(shuō)明】
一種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]組織病缺損常伴隨感染，要實(shí)現(xiàn)病缺損組織的再生性修復(fù)，首先要消除炎癥。因此，臨床急需開發(fā)一種可實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)因子與抗生素有序釋放的藥物載體，從而在快速抑制炎癥的同時(shí)持續(xù)誘導(dǎo)病缺損組織的再生修復(fù)。
[0003]高分子水凝膠是親水的聚合物網(wǎng)絡(luò)，能吸收大量水分，同時(shí)由于聚合物鏈間的物理和化學(xué)交聯(lián)作用而不溶于水，具有維持其形狀和三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的功能?？勺⑸渌z在藥物載體、組織修復(fù)、細(xì)胞移植等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，可注射水凝膠采用的天然高分子材料包括膠原、明膠、透明質(zhì)酸、殼聚糖和葡聚糖等。然而，注入生物體后的水凝膠由于易受到外力擠壓、體液侵蝕以及其他化學(xué)物質(zhì)的侵入而受損，形成微觀裂紋，從而影響凝膠結(jié)構(gòu)的完整性和力學(xué)性能，縮短凝膠壽命。而自愈合水凝膠的出現(xiàn)有望修復(fù)該類材料的微觀裂紋，恢復(fù)凝膠原有的力學(xué)和生物學(xué)功能，延長(zhǎng)凝膠壽命。
[0004]本發(fā)明結(jié)合自愈合水凝膠與藥物有序釋放系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，利用氨基化明膠、氧化葡聚糖與己二酸二酰肼制備的可注射自愈合水凝膠負(fù)載抗生素與載生長(zhǎng)因子的PLGA微球，構(gòu)建出一種可可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料，其可維持凝膠原有的力學(xué)和生物學(xué)功能且實(shí)現(xiàn)快速消炎與持續(xù)誘導(dǎo)病缺損組織修復(fù)的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料，其不僅具有自愈合功能，可自我修復(fù)凝膠的微觀裂紋，恢復(fù)凝膠原有的力學(xué)和生物學(xué)功能，延長(zhǎng)凝膠壽命，并能實(shí)現(xiàn)抗生素與生長(zhǎng)因子的有序釋放，快速抑制炎癥的同時(shí)持續(xù)誘導(dǎo)病缺損組織修復(fù)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料，其是由氨基化明膠、氧化葡聚糖、己二酸二酰肼制得的水凝膠、抗生素及負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA(聚乳酸-羥基乙酸共聚物)微球組成;其中，抗生素的濃度為0.01-1 g/mL;PLGA微球的濃度為5-25 mg/m。
[0007]所述水凝膠中氨基化明膠、己二酸二酰肼和氧化葡聚糖的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?20%;其中，氨基化明膠與氧化葡聚糖的質(zhì)量比為1:4-10:1，己二酸二酰肼與氧化葡聚糖的質(zhì)量比為1:5-1:40。
[0008]所述抗生素為作用于G+或G—細(xì)菌的任意一種水溶性抗生素，包括β-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、氨基糖苷類、四環(huán)素類、氯霉素類。
[0009]所述生長(zhǎng)因子為堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、骨形態(tài)發(fā)生蛋白、胰島素樣生長(zhǎng)因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子中的任意一種。
[0010]所述PLGA的粘度為0.4-2.0dL/g;其中，乳酸與羥基乙酸的摩爾百分比為50: 50-85:15。
[0011]所述可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料的制備方法，包括以下步驟:
1)以1-50yg/mL生長(zhǎng)因子的水溶液為內(nèi)水相、30-80 mg/mL PLGA的二氯甲烷溶液為油相、l-5wt°/4^PVA水溶液為外水相，通過(guò)復(fù)乳法制備負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球；
2)在5-20^%的明膠溶液中加入其體積2.5-6.5%的乙二胺，混合均勻后調(diào)節(jié)溶液pH為
4.0-6.0，然后按0.5-2 g/L的量加入EDC，反應(yīng)體系在37°C反應(yīng)2-8 h后，去離子水中透析，冷凍干燥，得到氨基化明膠；
3)在5-20的％的葡聚糖溶液中按0.05-0.2g/L的量加入高碘酸鈉，42°C避光反應(yīng)4_16h后，按與葡聚糖溶液的體積比為1:4-1: 20加入二乙二醇終止反應(yīng)，去離子水中透析，冷凍干燥，得到氧化葡聚糖；
4)將氨基化明膠和己二酸二酰肼溶解于磷酸緩沖液中，再加入0.5-10mg/mL抗生素和1-20 mg/mL負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球，混合均勻后加入氧化葡聚糖，靜置0.5-20 min后得到所述注射型自愈合水凝膠材料。
[0012]所述可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料可用于制備病缺損皮膚組織、牙周組織或軟骨組織修復(fù)載體材料。
[0013]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明制備的自愈合水凝膠材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和自我愈合性，可減少生長(zhǎng)因子的突釋，并可實(shí)現(xiàn)抗生素的快速釋放與生長(zhǎng)因子的緩慢釋放，在達(dá)到快速消炎的同時(shí)持續(xù)誘導(dǎo)病缺損組織修復(fù)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明注射型自愈合水凝膠材料的SEM圖。
[0015]圖2是本發(fā)明注射型自愈合水凝膠材料的抑菌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0017]實(shí)施例1:一種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料的制備方法
1)以5yg/mL bFGF的水溶液為內(nèi)水相、40 mg/mL PLGA的二氯甲烷溶液為油相、2被％的PVA水溶液為外水相，通過(guò)復(fù)乳法制備負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球；
2)在10的％的明膠溶液中加入18mL乙二胺，混合均勻后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)pH為5.0，然后加入5.35g EDC，反應(yīng)體系在37 °C反應(yīng)6 h后，去離子水中透析、冷凍干燥，得到氨基化明膠；
3)在10wt%的葡聚糖溶液中加入3為高碘酸鈉，42°(:避光反應(yīng)8h后，加入10 mL二乙二醇終止反應(yīng)，去離子水中透析、冷凍干燥，得到氧化葡聚糖；
4)將75mg氨基化明膠和5 mg己二酸二酰肼溶解于磷酸緩沖液中，再加入Img抗生素和2 mg負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球，混合均勻后加入75 mg氧化葡聚糖，靜置20 min后得到所述注射型自愈合水凝膠材料。
[0018]實(shí)施例2:—種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料的制備方法 1)以Iyg/mL bFGF的水溶液為內(nèi)水相、30 mg/mL PLGA的二氯甲烷溶液為油相、1被％的PVA水溶液為外水相，通過(guò)復(fù)乳法制備負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球；
2)在5的%的明膠溶液中加入1mL乙二胺，混合均勻后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)pH為6.0，然后加入1.35g E:DC，反應(yīng)體系在37°C反應(yīng)4 h后，去離子水中透析、冷凍干燥，得到氨基化明膠；
3)在5wt%的葡聚糖溶液中加入1.5g高碘酸鈉，42°C避光反應(yīng)6h后，加入2 mL二乙二醇終止反應(yīng)，去離子水中透析、冷凍干燥，得到氧化葡聚糖；
4)將50mg氨基化明膠和I mg己二酸二酰肼溶解于磷酸緩沖液中，再加入Img抗生素和2 mg負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球，混合均勻后加入50 mg氧化葡聚糖，靜置0.5 min后得到所述注射型自愈合水凝膠材料。
[0019]實(shí)施例3:—種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料的制備方法
1)以10yg/mL hEGF的水溶液為內(nèi)水相、80 mg/mL PLGA的二氯甲烷溶液為油相、2wt%的PVA水溶液為外水相，通過(guò)復(fù)乳法制備負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球；
2)在20的％的明膠溶液中加入25mL乙二胺，混合均勻后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)pH為4.0，然后加入8.0g E:DC，反應(yīng)體系在37°C反應(yīng)8 h后，去離子水中透析、冷凍干燥，得到氨基化明膠；
3)在20wt%的葡聚糖溶液中加入6g高碘酸鈉，42°C避光反應(yīng)8h后，加入1mL二乙二醇終止反應(yīng)，去離子水中透析、冷凍干燥，得到氧化葡聚糖；
4)將10mg氨基化明膠和5mg己二酸二酰肼溶解于磷酸緩沖液中，再加入Img抗生素和2 mg負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球，混合均勻后加入50mg氧化葡聚糖，靜置20 min后得到所述注射型自愈合水凝膠材料。
[0020]圖1是本發(fā)明注射型自愈合水凝膠材料的SEM圖。從圖1中可以看出，微球均勻分布在水凝膠的多孔結(jié)構(gòu)中。
[0021]實(shí)施例4:抑菌實(shí)驗(yàn)
1)將金黃色葡萄球菌在37°C培養(yǎng)箱(80%N2，10%C02，10%H2)中培養(yǎng)24 h，挑取單個(gè)細(xì)菌克隆，用無(wú)菌生理鹽水稀釋成菌濁液，并調(diào)整細(xì)菌濃度為5000 CFU；
2)將生理鹽水菌濁液均勻涂布于培養(yǎng)皿上，約干燥后，將直徑為6mm的無(wú)菌注射型自愈合水凝膠材料置于培養(yǎng)皿表面;并以不加抗生素的水凝膠作為陰性對(duì)照；
3)將培養(yǎng)皿放置于培養(yǎng)箱中過(guò)夜觀察測(cè)量抑菌圈大小，其結(jié)果見(jiàn)圖2。
[0022]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在培養(yǎng)12h后，注射型自愈合水凝膠材料有部分降解，但與陰性對(duì)照相比，其具有明顯的抑菌效果，抑菌圈大小在10 mm左右。
[0023]實(shí)施例5:細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)
1)3T3 NIH細(xì)胞培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期后消化、離心，用培養(yǎng)基重新懸浮后待用。
[0024]2)用完全培養(yǎng)基分別配制氧化葡聚糖、氨基化明膠、己二酸二酰肼溶液，在超凈臺(tái)中用0.22 Mi微孔過(guò)濾器過(guò)濾溶液除菌。
[0025]3)按照氨基化明膠、氧化葡聚糖、己二酸二酰肼的質(zhì)量比為100:50:5配制混合溶液，按照500萬(wàn)/mL的細(xì)胞密度將細(xì)胞懸浮液加入到上述混合溶液中，迅速混勻，用移液槍按照300此/孔的密度加到48孔板中，之后在凝膠表面加入100此完全培養(yǎng)基浸泡，置于37°C ,5%CC^旦溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
[0026]4)加入培養(yǎng)基培養(yǎng)15 h后，吸出培養(yǎng)基，PBS洗滌3遍，2.5%的戊二醛固定0.5 h，再用PBS除去殘余的戊二醛，冷凍干燥后噴金，掃描電子顯微鏡觀察細(xì)胞在水凝膠上的生長(zhǎng)狀??τ O
[0027]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:3T3NIH細(xì)胞可粘附于水凝膠上，并在其孔狀結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)，水凝膠具有促進(jìn)3T3 NIH細(xì)胞粘附、生長(zhǎng)的功能，說(shuō)明其具有良好的生物相容性。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料，其特征在于:其是由氨基化明膠、氧化葡聚糖、己二酸二酰肼制得的水凝膠、抗生素及負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球組成； 其中，抗生素的濃度為0.01-1 g/mL;PLGA微球的濃度為5-25 mg/mL。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料，其特征在于:所述水凝膠中氨基化明膠、己二酸二酰肼和氧化葡聚糖的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?20%;其中，氨基化明膠與氧化葡聚糖的質(zhì)量比為1:4-10:1，己二酸二酰肼與氧化葡聚糖的質(zhì)量比為1:5-1:40 ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料，其特征在于:所述抗生素為作用于G+或G—細(xì)菌的任意一種水溶性抗生素，包括β-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、氨基糖苷類、四環(huán)素類、氯霉素類。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料，其特征在于:所述生長(zhǎng)因子為堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、骨形態(tài)發(fā)生蛋白、胰島素樣生長(zhǎng)因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子中的任意一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料，其特征在于:所述PLGA的粘度為0.4-2.0 dL/g;其中，乳酸與羥基乙酸的摩爾百分比為50:50-85:15。6.—種如權(quán)利要求1所述可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)以1-50yg/mL生長(zhǎng)因子的水溶液為內(nèi)水相、30-80 mg/mL PLGA的二氯甲烷溶液為油相、l-5wt°/4^PVA水溶液為外水相，通過(guò)復(fù)乳法制備負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球； 2)在5-20^%的明膠溶液中加入其體積2.5-6.5%的乙二胺，混合均勻后調(diào)節(jié)溶液pH為4.0-6.0，然后按0.5-2 g/L的量加入EDC，反應(yīng)體系在37°C反應(yīng)2-8 h后，去離子水中透析，冷凍干燥，得到氨基化明膠； 3)在5-20的％的葡聚糖溶液中按0.05-0.2g/L的量加入高碘酸鈉，42°C避光反應(yīng)4_16h后，按與葡聚糖溶液的體積比為1:4-1: 20加入二乙二醇終止反應(yīng)，去離子水中透析，冷凍干燥，得到氧化葡聚糖； 4)將氨基化明膠和己二酸二酰肼溶解于磷酸緩沖液中，再加入0.5-10mg/mL抗生素和1-20 mg/mL負(fù)載生長(zhǎng)因子的PLGA微球，混合均勻后加入氧化葡聚糖，靜置0.5-20 min后得到所述注射型自愈合水凝膠材料。7.—種如權(quán)利要求1所述可實(shí)現(xiàn)藥物有序釋放的注射型自愈合水凝膠材料的應(yīng)用，其特征在于:用于制備病缺損皮膚組織、牙周組織或軟骨組織修復(fù)載體材料。
【文檔編號(hào)】A61L27/58GK105833346SQ201610209378
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】陳名懋, 曹歡, 張其清, 劉園園, 宋飛飛, 程翠
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)