本发明涉及一种高分子支架材料的制备及应用,所述高分子支架材料携载有黄芩素和金属离子。属于骨组织再生的。
背景技术:
1、颌骨放射性骨损伤是hnc患者放射治疗后的并发症之一,可表现为累及区域的骨质疏松、骨髓炎、病理性骨折及骨坏死。其中,颌骨放射性骨坏死(osteoradionecrosis ofthe jaw,ornj)是颌骨放射性骨损伤发展的晚期阶段,病情严重时甚至可危及生命。目前临床上缺乏对此病的统一治疗标准,一般是根据ornj所处的临床阶段采取相应的治疗策略。手术彻底切除是治疗ornj疾病常用手段,但是术后也会伴随一定骨量的缺损。针对这一类复杂骨缺损,临床上常以带血管蒂皮瓣的骨移植如腓骨肌皮瓣、髂骨肌皮瓣和肩胛骨皮瓣作为修复骨缺损区的首选材料。尽管临床上以重建为导向的ornj外科已经较为成熟,但是放射后的复杂骨微环境常常会导致很多并发症的发生。比如吻合动静脉危象、充分切除死骨后的复发、感染、伤口裂开和瘘管形成等。此外,作为修复骨缺损“金标准”的自体骨移植,也常常面临着供体短缺、手术二次创伤以及手术相关并发症等问题,从而存在较大应用局限性。因此,以再生为目标的放射损伤骨缺损修复很有必要。
2、黄芩素(baicalin,ba),是一种从中草药黄芩根中提取出来的黄酮类化合物,具有成骨、抗炎、抗氧化、心脏保护、抗癌和抗糖尿病等多种功能。有报道显示,ba不仅能够通过多种途径促进成骨分化及矿化,还可以反向通过抑制破骨细胞分化和促进破骨细胞凋亡来减少骨吸收从而促进成骨。除了优异的成骨性能外,ba还能减少脂多糖(lps)诱导的促炎性细胞因子(如il-6、il-8和tnf-α)的产生来调节炎症反应。但其抗氧化作用较弱。
3、二氧化铈纳米粒子(ceo2 nps)是一种具有面心立方晶胞的类荧石晶体结构的无机物,由二价氧阴离子和四价铈阳离子组成。可以像超氧化物歧化酶(sod)一样发挥作用,减少羟基自由基(·oh)和超氧自由基(·o2-)等自由基的含量。还可作为过氧化物酶,促进h2o2分解,生成水(h2o)和氧气(o2),此外,骨髓间充质干细胞在辐照前摄入ceo2 nps能够有效降低细胞内ros水平,减少辐照诱导的细胞损伤。但对生物组织有一定毒性。
4、用于三维仿生支架递送系统的制备技术多种多样,包括冻干法、溶液浇铸法、三维打印及静电纺丝技术。其中静电纺丝技术因其操作简单、应用范围广、成本效益高且能够有效制备出类似天然细胞外基质(extracellular matrix,ecm)结构的纳米级纤维用于多种功能活性物质的递送等优点而被广泛应用于仿生支架的制备。
5、生物材料植入是临床上治疗骨缺损的主要方法之一,目前开发了许多策略以制造具有理想的机械强度及成骨性能的骨替代品。然而,植入物引起的相关感染及炎症是严重的并发症,直接阻碍了植入物的功能和成效。现有技术中,尚未见将黄芩素和金属离子配合,负载于三维支架上,用于颌骨放射性骨坏死等骨损伤治疗的报道。
技术实现思路
1、本发明公开了一种携载黄芩素和金属离子配合物脂质体的高分子支架材料,该支架令黄芩素和ceo2 nps功能互补,综合了二者的优点,具有良好的细胞相容性、有效的促辐照损伤细胞成骨性能和清除ros性能,以及优良的生物相容性和促进颌骨放射损伤骨缺损区域骨再生的性能。该支架不仅具备三维立体结构,亲水性能高,而且在活性物质的掺杂和表面修饰后支架结构仍能维持较好的力学性能,并持续释放活性成分。本发明还公开了上述携载黄芩素金属离子配合物脂质体的高分子支架材料的合成方法,该方法工艺流程简单、易于操作,可将其应用于骨组织再生领域。
2、本发明所述的一种携载黄芩素和金属离子配合物脂质体的高分子支架材料通过将黄芩素与金属离子配合制成脂质体,并将其作为成骨-抗菌活性成分,与聚合物聚乳酸-羟基乙酸共聚物(polylactic-glycolic acid copolymer,plga)和聚已内酯(polycaprolactone,pcl)混合,利用静电纺丝技术制备出新型的抗菌骨再生支架,以解决植入性支架相关感染问题,降低机体炎症反应,提高成骨效果。
3、基于以上目的,本发明提供一种高分子支架,所述高分子支架包括载体物质和活性物质,所述载体物质选自可降解高分子材料;所述活性物质为黄芪素和ceo2,所述载体物质和活性物质混合后,通过支架成型工艺制成高分子支架。
4、优选的,所述可降解高分子材料选自聚乳酸-羟基乙酸共聚物和/或聚已内酯。
5、优选的,所述活性物质在成型工艺前,以脂质体粉末形式和载体物质混合并成型。
6、优选的,所述活性物质脂质体粉末形式通过以下步骤制得:
7、将ceo2 nps加入盐酸多巴胺溶液中,连续通入饱和氧气,反应结束后冻干得到ceo2-pda粉末;
8、将黄芩素和脂类物质在溶剂中溶解,将溶液底价到缓冲溶液中,加热挥发溶剂,得到黄芩素脂质体溶液,冻干得到黄芩素脂质体(ba-lp)粉末;
9、将黄芩素脂质体和ceo2-pda加入到有机溶剂溶解,得黄芩素金属配合物脂质体溶液,冷干得到活性物质脂质体粉末。
10、优选的,所述脂类物质选自卵磷脂,二硬脂酰磷脂酰胆碱和胆固醇中的一种或多种,最优选卵磷脂,二硬脂酰磷脂酰胆碱和胆固醇。
11、优选的,所述缓冲溶液为pbs。
12、优选的,所述支架成型工艺为静电纺丝工艺。
13、进一步的,本发明提供一种如前所述的高分子支架的制备方法,所述方法包括如下步骤:
14、将ceo2 nps加入盐酸多巴胺溶液中,连续通入饱和氧气,反应结束后冻干得到ceo2-pda粉末;
15、将黄芩素和脂类物质在溶剂中溶解,将溶液底价到缓冲溶液中,加热挥发溶剂,得到黄芩素脂质体溶液,冻干得到黄芩素脂质体(ba-lp)粉末;
16、将黄芩素脂质体和ceo2-pda加入到有机溶剂中溶解,得黄芩素金属配合物脂质体溶液,冷干得到活性物质脂质体粉末;
17、将选自可降解高分子材料的载体物质和活性物质脂质体粉末混合后,通过支架成型工艺制成高分子支架。
18、优选的,所述可降解高分子材料选自聚乳酸-羟基乙酸共聚物和/或聚已内酯。
19、更优选的,所述可降解高分子材料为比例为1:1的聚乳酸-羟基乙酸共聚物和聚已内酯。
20、优选的,所述脂类物质选自卵磷脂,二硬脂酰磷脂酰胆碱和胆固醇中的一种或多种,最优选卵磷脂,二硬脂酰磷脂酰胆碱和胆固醇。
21、优选的,所述缓冲溶液为pbs。
22、优选的,所述支架成型工艺为静电纺丝工艺。
23、优选的,所述黄芩素脂质体和ceo2-pda比例为2:1-1:1。
24、优选的,将所述黄芩素脂质体和ceo2-pda加入到六氟异丙醇或三氟乙醇中溶解。
1.一种高分子支架,所述高分子支架包括载体物质和活性物质,所述载体物质选自可降解高分子材料;所述活性物质为黄芪素和ceo2,所述载体物质和活性物质混合后,通过支架成型工艺制成高分子支架。
2.如权利要求1所述的高分子支架,其特征在于,所述可降解高分子材料选自聚乳酸-羟基乙酸共聚物和/或聚已内酯。
3.如权利要求1所述的高分子支架,其特征在于,所述活性物质在成型工艺前,以脂质体粉末形式和载体物质混合并成型。
4.如权利要求3所述的高分子支架,其特征在于,所述活性物质脂质体粉末形式通过以下步骤制得:
5.如权利要求4所述的高分子支架,其特征在于,所述脂类物质选自卵磷脂,二硬脂酰磷脂酰胆碱和胆固醇中的一种或多种,最优选卵磷脂,二硬脂酰磷脂酰胆碱和胆固醇。
6.如权利要求1所述的高分子支架,其特征在于,所述支架成型工艺为静电纺丝工艺。
7.一种如权利要求1所述的高分子支架的制备方法,所述方法包括如下步骤:
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述可降解高分子材料选自聚乳酸-羟基乙酸共聚物和/或聚已内酯;优选,所述可降解高分子材料为比例为1:1的聚乳酸-羟基乙酸共聚物和聚已内酯。
9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述脂类物质选自卵磷脂,二硬脂酰磷脂酰胆碱和胆固醇中的一种或多种,优选卵磷脂,二硬脂酰磷脂酰胆碱和胆固醇。
10.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述黄芩素脂质体和ceo2-pda比例为2:1-1:1。