本發明專利技術公開了一種基于納米材料仿生載藥分級緩釋骨支架的制備方法，包括負型的制備，漿料的制備，內層載藥骨支架的制備，外層載藥骨支架的制備和封裝等步驟。該骨支架除滿足一般骨支架對孔隙率、強度、表面形態的要求外，還實現了骨支架載藥的多樣性，具備裝載藥物的梯度緩釋功能，可有效提高臨床上復雜骨缺損治療的成功率，在臨床上有著廣闊的應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術提出一種新型仿生載藥分級緩釋骨支架的制備方法，特別是一種基于納米材料仿生載藥分級緩釋骨支架的制備方法。
技術介紹
目前，應用于臨床上的骨缺損修復方法中，應用組織工程技術，采用生物材料制造的仿生骨，在解決骨源不足的問題上是替代自體骨移植最佳方案之一。熔融堆積成型技術是增材制造技術之一，該技術是將熱塑性塑料聚合體材料加熱熔融成絲，堆積在成型面上成型，成型速度和精度較高，可用于制作復雜內部結構的模具。生物制造是制造科學、生命科學、材料科學的交叉技術，生物活性組織的工程化制造是其主要研究領域之一。將經過改性的材料應用于生物制造領域，可以使仿生骨支架具有良好的生物相容性、生物降解性和機械強度。將藥物載入骨支架，可以實現藥物的梯度緩釋和靶向藥物的傳遞。 目前，針對藥品開發合適的傳遞系統仍面臨著巨大的挑戰。以往，用于植入的聚合物裝置是由硅膠、橡膠和聚乙烯制成。采用這些化學惰性聚合物作為給藥裝置的主要缺陷是其非可生物降解性，這使得藥物在體內釋放完后需經手術將裝置取出。為了克服這一難題，許多可生物降解聚合物被合成并用于藥物傳遞。這些聚合物在體內通過酶或非酶的途徑降解生成具有生物相容性或無毒的副產物，從而可以避免通過手術取出耗盡藥物的傳遞裝置。聚乳酸-羥基乙酸共聚物(poly (lactic-co-glycolic acid), PLGA)由兩種單體-乳酸和羥基乙酸隨機聚合而成，是一種可降解的功能高分子有機化合物，具有良好的生物相容性、無毒、良好的成囊和成膜的性能。β -碳酸鈣(β-tricalcium phosphate, β-TCP)是一種應用廣泛的可降解生物陶瓷，但由單一 β-TCP作為材料的制備的骨支架有機械強度不足的缺點，由生物材料PLGA與β -TCP混合制備而成的復合材料骨支架可有效提高骨支架的機械強度。骨形態發生蛋白(Bone morphogenic proteins, BMPs)是最值得關注的生長因子之一，BMPs既能誘導干細胞向成骨細胞分化，同時對成骨細胞產生直接作用，能誘導纖維組織中基質干細胞在異位發生成骨，其極高的成骨活性預示著巨大臨床應用價值。骨支架不合理的載藥方式，使藥物在骨支架表面聚集，從而導致較高的突釋。構建用于骨修復的具有良好支架性能和負載藥物梯度緩釋的復合功能仿生載藥支架仍需要艱難探索。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于納米材料仿生載藥分級緩釋骨支架的制備方法。該仿生載藥梯度緩釋骨支架不僅要滿足一般骨支架對骨缺損部位的支撐要求，還要實現藥物梯度緩釋誘導骨髓間充質干細胞的分化，提高成骨量。為達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案: ，工藝步驟如下: I)負型a、負型b的設計與制造:設計出兩種負型，即負型a、負型b ;負型包括三個組件，即底座、左半環和右半環；所述負型b底部開有凹槽，方便冰柱的垂直裝入，避免冰柱傾倒；應用熔融堆積成型法制造出負型的各個組件，裝配好后備用； 2)載藥漿料的制備:將生物材料PLGA溶于二氯甲烷，后加入納米級β-TCP和去離子7jC, PLGA與β-TCP的質量之比為4:6，置于震蕩研磨儀，使漿料混合均勻，制備出兩份同樣的漿料Α、Β ;分別將質量為1、II的ΒΜΡ-2 (骨形態發生蛋白之一)溶解于DMSO，制備出混合溶液C丨、C u，后將C丨、C工工分別加入Α、B中，再次置于震蕩研磨儀，使漿料與藥物混合均勻，取出，置于真空干燥機中真空消泡，去除漿料中存在的氣泡；制備好的漿料A+ C,,B+ Cii,備用; 3)內層載藥骨支架61的制備:將漿料A+C丨負壓灌入負型a，將灌入漿料的負型a在低溫真空環境下冷凍干燥后，取出，拆除負型，所得骨支架經后處理得到內層載藥骨支架G1 ； 4)冰柱制備:將去離子水灌入到負型a中，低溫冷凍，待完全結冰后，拆除負型，取出冰柱，將冰柱裝入負型b中心位置； 5)外層載藥骨支架G2的制備:將漿料B+C π負壓灌入已裝有冰柱的負型b，將灌入漿料的負型b在低溫真空環境下冷凍干燥后，取出，拆除負型，得到外層載藥骨支架G2 ;將支架62中心的冰柱升華后，形成具有環狀外形的外層載藥骨支架G2 ； 6)骨支架的封裝:將漿料B+C π負壓灌入外層載藥骨支架G2的中心孔洞中，使漿料灌至距底部1/3高度處，冷凍干燥；取出后，將內層載藥骨支架G1裝入外層載藥骨支架G2的中心孔洞中；最后將漿料B+ C11負壓灌入外層載藥骨支架G2中心孔洞中，灌滿孔洞封裝內層載藥骨支架G1，冷凍干燥，最終制得仿生載藥梯度緩釋骨支架。所述冷凍干燥的條件為:溫度為-42—-48°C之間，冷凍干燥機內部的真空度為18-45pa，處理時間 46-48h。所述漿料A+ C I的載藥濃度為2.42X10—4 mol/kg，漿料B+ C11的載藥濃度為6.06X 10 5mol/kg。本專利技術與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點: 1.本專利技術設計了一種新型負型，該負型底部開有凹槽，能夠有效保證冰柱的垂直裝入，避免冰柱出現傾倒。2.本專利技術引入冰柱來制造出具有環狀外形的骨支架。保證了骨支架的良好外形，為解決如何制備環狀骨支架的難題提供了一種可靠解決方案。3.本專利技術采用骨形態發生蛋白作為裝載藥物，有效的保證了載藥骨支架促進成骨細胞分化。4.本專利技術對載藥骨支架采用分級制造，在內外兩個支架上，可以裝載不同劑量、不同種類的藥物，實現了骨支架載藥的多樣化。5.本專利技術分別制造了含不同劑量藥物的兩種骨支架，經裝配后，實現了目標骨支架的分級載藥，為藥物的梯度釋放提供了可能。6.本專利技術可通過調整負型的尺寸形狀，來獲取不同尺寸形狀的仿生載藥骨支架，因此，該方法可以實現骨缺損部位植入支架的定制化制造，可有效提高臨床復雜骨缺損治療的成功率?！靖綀D說明】圖1為仿生載藥梯度緩釋骨支架結構示意圖。圖2為內部載藥骨支架G1制備流程圖。圖3為仿生載藥梯度緩釋骨支架制備流程圖?！揪唧w實施方式】以下通過具體實例來對本專利技術進行說明，結合附圖詳細說明如下: 如圖1所示，，工藝步驟如下: 1)負型a、負型b的設計與制造 使用CATIA V5R19 (France, Dassault System)設計出兩種負型，即負型a、負型b。負型包括三個組件，即底座、左半環和右半環。其中負型b底部開有凹槽，方便冰柱的垂直裝入，避免出現冰柱傾倒的狀況。借助于熔融堆積成型技術制造出負型組件，將負型的三維實體模型以STL格式保存，導入熔融堆積成型設備，以ABS為材料，制造出負型組件，去除負型表面的殘留絲線，裝配，獲得支架的組合式負型模具。2)載藥漿料的制備 取0.6gPLGA溶于Iml 二氯甲烷，后加入1.4g納米級β -TCP，最后加4ml去離子水，置于震蕩研磨儀，震蕩頻率設置為15Hz，震蕩lh，使漿料混合均勻，取出備用，此種漿料需制備同樣的兩份A、B。用電子天平稱取質量分別為1:6.5mg、I1:1.625mg的BMP-2，取兩只試管，在試管內滴加0.5ml的DMSOJf 1、II兩份BMP-2加入到兩只試管內，震蕩，待充分溶解后，即制備出 BMP-2 與 DMSO 的混合溶液 C1: (0.5mlDMS0+6.5mg BMP-2)、C π: 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于納米材料仿生載藥梯度緩釋骨支架的制備方法，其特征在于，工藝步驟如下：1）負型a、負型b的設計與制造：設計出兩種負型，即負型a、負型b；負型包括三個組件，即底座、左半環和右半環；所述負型b底部開有凹槽，方便冰柱的垂直裝入，避免冰柱傾倒；應用熔融堆積成型法制造出負型的各個組件，裝配好后備用；2）載藥漿料的制備：將生物材料PLGA溶于二氯甲烷，后加入納米級β?TCP和去離子水，置于震蕩研磨儀，使漿料混合均勻，制備出兩份同樣的漿料A、B；分別將質量為Ⅰ、Ⅱ的骨形態發生蛋白BMP?2溶解于DMSO，制備出混合溶液CⅠ、CⅡ，后將CⅠ、CⅡ分別加入A、B中，再次置于震蕩研磨儀，使漿料與藥物混合均勻，取出，置于真空干燥機中真空消泡，去除漿料中存在的氣泡；制備好的漿料A+?CⅠ、B+?CⅡ，備用；3）內層載藥骨支架G1的制備：將漿料A+?CⅠ負壓灌入負型a，將灌入漿料的負型a在低溫真空環境下冷凍干燥后，取出，拆除負型，所得骨支架經后處理得到內層載藥骨支架G1；4）冰柱制備：將去離子水灌入到負型a中，低溫冷凍，待完全結冰后，拆除負型，取出冰柱，將冰柱裝入負型b中心位置；5）外層載藥骨支架G2的制備：將漿料B+?CⅡ負壓灌入已裝有冰柱的負型b，將灌入漿料的負型b在低溫真空環境下冷凍干燥后，取出，拆除負型，得到外層載藥骨支架G2；將支架G2中心的冰柱升華后，形成具有環狀外形的外層載藥骨支架G2；6）骨支架的封裝：將漿料B+?CⅡ負壓灌入外層載藥骨支架G2的中心孔洞中，使漿料灌至距底部1/3高度處，冷凍干燥；取出后，將內層載藥骨支架G1裝入外層載藥骨支架G2的中心孔洞中；最后將漿料B+?CⅡ負壓灌入外層載藥骨支架G2中心孔洞中，灌滿孔洞封裝內層載藥骨支架G1，冷凍干燥，最終制得仿生載藥梯度緩釋骨支架。...
【技術特征摘要】
1.一種基于納米材料仿生載藥梯度緩釋骨支架的制備方法，其特征在于，工藝步驟如下: 1)負型a、負型b的設計與制造:設計出兩種負型，即負型a、負型b;負型包括三個組件，即底座、左半環和右半環；所述負型b底部開有凹槽，方便冰柱的垂直裝入，避免冰柱傾倒；應用熔融堆積成型法制造出負型的各個組件，裝配好后備用； 2)載藥漿料的制備:將生物材料PLGA溶于二氯甲烷，后加入納米級β-TCP和去離子水，置于震蕩研磨儀，使漿料混合均勻，制備出兩份同樣的漿料A、B ;分別將質量為1、II的骨形態發生蛋白BMP-2溶解于DMSO，制備出混合溶液C丨、C11,后將C M C11分別加入A、B中，再次置于震蕩研磨儀，使漿料與藥物混合均勻，取出，置于真空干燥機中真空消泡，去除漿料中存在的氣泡；制備好的漿料A+ CmB+ C u，備用； 3)內層載藥骨支架61的制備:將漿料A+C丨負壓灌入負型a，將灌入漿料的負型a在低溫真空環境下冷凍干燥后，取出，拆除負型，所得骨支架經后處理得到內層載藥骨支架G1 ； 4)冰柱制備:將去離子水灌入到負型a中，低溫冷凍，待完全結冰后，拆除負型，取出冰柱，將...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高海濤，林柳蘭，董洋洋，陸宇杰，胡慶夕，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
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