用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠及其制備方法。所述水凝膠為離子共價雙重交聯的海藻酸鈉/聚丙烯酰胺/羧甲基殼聚糖/脂質體納米粒子/鎂顆粒雙網絡水凝膠，其不僅具有出色的機械、可注射性能，通過注射將其植入骨缺損部位后，水凝膠首先會在體溫下釋放納米藥物，釋放的四氧化三鐵納米粒子能作為造影劑，定位病灶，然后通過芬頓反應產生羥基自由基，從而消滅腫瘤細胞；隨后通過體外超聲升溫，鎂顆粒與水反應產生氫氣和鎂離子，進而實現抗炎、抗腫瘤效果，最后還能調節間充質干細胞的分化以促進骨骼修復。因此，本發明專利技術在實現分階段性的骨腫瘤診斷、治療、修復一體化的同時拓展了水凝膠在腫瘤治療領域的應用。用。用。

【技術實現步驟摘要】
用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠及其制備方法


[0001]本專利技術屬于材料
，具體涉及一種用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠及其制備方法。

技術介紹

[0002]骨肉瘤是一種最常見的原發性骨惡性腫瘤，在臨床上常發生于股骨遠端和脛骨近端，目前骨肉瘤的治療策略主要是手術切除原發腫瘤配合輔助放化療，而手術干預導致的癌癥轉移和化療藥物的嚴重副作用限制了其進一步應用。值得注意的是，骨肉瘤手術切除除了考慮到不可避免的腫瘤復發和轉移問題外，通常還會導致較大的骨缺損和關節軟骨犧牲，術后難以自行愈合。在手術操作中，可注射的填充材料能更好的適應不規則缺損、簡化操作、節約時間、提高手術成功率。不僅如此，隨時監控骨肉瘤的復發也是至關重要的。在這種情況下，在重建骨缺損和消除殘余腫瘤細胞的同時，實現對腫瘤復發的診斷對于實現骨肉瘤的有效治療是極其必要的。基于此，為了從源頭解決病變問題，開發一種具有可注射、診斷、治療、修復一體化的生物醫用材料，將成為臨床上骨腫瘤治療的有效策略。
[0003]腫瘤微環境是腫瘤組織所具有的特殊微環境，具備微酸性、乏氧和過氧化氫過表達等特點。芬頓反應是在酸性條件下通過亞鐵離子的催化將過氧化氫轉化為羥基自由基。近年來，芬頓反應在癌癥治療領域得到了廣泛的探索。與傳統治療方式相比，芬頓反應參與腫瘤治療的機制和腫瘤微環境緊密結合，所以有高選擇性、內源性激活等傳統治療手段無法比擬的優勢。專利CN 114939187A所述的3D打印MnPSe
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3納米片復合支架就是使用芬頓效應來產生羥基自由基，達到治療腫瘤的目的。又如專利CN 111450267A所述的阿霉素（DOX）與四氧化三鐵（Fe3O4）納米粒共載微球通過DOX和芬頓效應來協同治療腫瘤。不僅如此，Fe3O4還有核磁成像的效果，能快速找到病灶。但是消除殘余腫瘤后的骨重建同樣重要，骨組織不僅重建困難，同時芬頓效應會對正常組織造成二次傷害。
[0004]由鎂作為反應物產生氫氣治療腫瘤作為一種新興的治療方式有望解決上述問題。鎂能與水在較高溫度（45 ℃）下反應產生氫氣和鎂離子，氫氣可以消除組織內炎癥，同時有著抑制腫瘤的效果；而鎂離子能夠刺激細胞通路，促進干細胞骨分化，達到骨再生的效果。而如果能將上述機制結合起來，則能實現骨腫瘤的診斷、治療以及修復，這對完成骨腫瘤的治療具有重大意義，在骨腫瘤的治療修復領域具有重大應用前景。

技術實現思路

[0005]基于此，本專利技術提供了一種用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠及其制備方法。該復合水凝膠具有出色的機械、抗炎、成像及成骨性能，可實現前期的腫瘤定位、治療和后期的骨修復，拓展了水凝膠在腫瘤治療領域的應用。
[0006]為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠，其具體為離子共價雙重交聯的海藻酸鈉/聚丙烯酰胺/羧甲基殼聚糖/脂質體/鎂顆粒雙網絡水凝膠，其中含有的脂質體能
產生芬頓效應，發揮抗腫瘤效果；而鎂顆粒通過發生化學反應能產生氫氣，從而發揮抗炎、骨修復的效果。
[0007]所述可注射復合水凝膠的制備方法包括以下步驟：（1）將二棕櫚酰磷脂酰膽堿（DPPC）、四氧化三鐵（Fe3O4）、疊氮磷酸二苯酯（DPPA)、1,2
?
雙(二苯膦)乙烷（DPPE）、培化磷脂酰乙醇胺（DSPE
?
PEG
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2000）按比例混合，用氯仿（CHCl3）溶解后超聲處理1
?
30 min，得到溶液S1；（2）將溶液S1旋蒸除去有機溶液，加入去離子水分散得溶液S2；（3）在溶液S2中加入鹽酸阿霉素（DOX）、丙二醇嵌段聚醚（F
?
68）和全氟己烷（PFH），混勻后得到溶液S3；（4）使用細胞破碎儀對溶液S3超聲5
?
30 min，得到溶液S4；（5）將海藻酸鈉（Alg）、丙烯酰胺（AAm）、羧甲基殼聚糖（CMC）和羥基磷灰石（HA）加入蒸餾水攪拌均勻，得到溶液S5；（6）在溶液S5中依次加入N,N'
?
亞甲基雙丙烯酰胺（MBAA）、四甲基乙二胺（TEMED），攪拌均勻，得到溶液S6；（7）在溶液S6中邊攪拌邊依次加入過硫酸銨（APS）、溶液S4和鎂粉（Mg），攪拌均勻，得到預聚合溶液S7；（8）將預聚合溶液S7經室溫聚合，得到所述用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠。
[0008]進一步地，步驟（1）所用DPPC、Fe3O4、DPPA、DPPE、DSPE
?
PEG
?
2000的質量比為(5
?
15):(3
?
8):(2
?
10):(2
?
10):(2
?
10)，所加入的CHCl3的量為0.1
?
0.2 mL/mg。
[0009]進一步地，步驟（2）中去離子水的用量為每mg蒸干產物加入0.01
?
0.1 mL。
[0010]進一步地，步驟（3）所述溶液S3中，DOX的濃度為0.002
?
0.080 g/mL，F
?
68的濃度為0.002
?
0.070 mg/mL，PFH的濃度為0.002
?
0.070 mg/mL。
[0011]進一步地，步驟（5）所述溶液S5中，Alg的濃度為0.015
?
0.050 g/mL，AAm的濃度為0.030
?
0.500 g/mL，CMC的濃度為0.025
?
0.090 g/mL，HA的濃度為0.015
?
0.200 g/mL；所述攪拌的時間為3
?
24 h。
[0012]進一步地，步驟（6）所述溶液S6中，MBAA的濃度為0.05
?
0.20 mg/mL，TEMED的濃度為0.10
?
0.60 mg/mL。
[0013]進一步地，步驟（7）中，過硫酸銨在溶液S6中的加入量為1.50
?
2.00 mg/mL，溶液S4的加入量為10
?
100 μL/mL；鎂粉的加入量為1
?
10 mg/mL；所述攪拌的時間為1
?
12 h。
[0014]進一步地，步驟（8）所述聚合的時間為1
?
10 min。
[0015]上述制備的可注射復合水凝膠具有出色的機械、抗炎、成像及成骨性能，還表現出優異的抗腫瘤性能，因而可用于骨肉瘤的診療一體化，具體地：（1）本專利技術合成的復合水凝膠中含有的四氧化三鐵納米粒子能作為造影劑，加強核磁成像信號，從而用于病灶的定位；（2）本專利技術利用水凝膠為載體負載含DOX和四氧化三鐵的脂質體，使合成的復合水凝膠在體溫下有著優異的腫瘤消除效果，可以作為藥物消除腫瘤細胞；（3）本專利技術合成的復合水凝膠有著出色的力學性能，可本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠，其特征在于，所述復合水凝膠具體為離子共價雙重交聯的海藻酸鈉/聚丙烯酰胺/羧甲基殼聚糖/脂質體/鎂顆粒雙網絡水凝膠，其中含有的脂質體能產生芬頓效應，發揮抗腫瘤效果；而鎂顆粒通過發生化學反應能產生氫氣，從而發揮抗炎、骨修復的效果。2.一種如權利要求1所述的用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將二棕櫚酰磷脂酰膽堿、四氧化三鐵、疊氮磷酸二苯酯、1,2
?
雙(二苯膦)乙烷、培化磷脂酰乙醇胺按比例混合，用氯仿溶解后超聲處理1
?
30 min，得到溶液S1；（2）將溶液S1旋蒸除去有機溶液，加入去離子水分散得溶液S2；（3）在溶液S2中加入鹽酸阿霉素、丙二醇嵌段聚醚和全氟己烷，混勻后得到溶液S3；（4）使用細胞破碎儀對溶液S3超聲5
?
30 min，得到溶液S4；（5）將海藻酸鈉、丙烯酰胺、羧甲基殼聚糖和羥基磷灰石加入蒸餾水攪拌均勻，得到溶液S5；（6）在溶液S5中依次加入N,N'
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亞甲基雙丙烯酰胺、四甲基乙二胺，攪拌均勻，得到溶液S6；（7）在溶液S6中邊攪拌邊依次加入過硫酸銨、溶液S4和鎂粉，攪拌均勻，得到預聚合溶液S7；（8）將預聚合溶液S7經室溫聚合，得到所述用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠。3. 根據權利要求2所述的用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟（1）所用二棕櫚酰磷脂酰膽堿、四氧化三鐵、疊氮磷酸二苯酯、1,2
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雙(二苯膦)乙烷、培化磷脂酰乙醇胺的質量比為(5
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15):(3
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8):(2
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10):(2
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10):(2
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10)，所加入的氯仿的量為0.1
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0.2 mL/mg。4. 根據權利要求2所述的用于骨肉瘤診療一體化的可注射復合水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟（2）中去離子水的用量為每mg蒸干產物加入0.01
?
0.1 mL。5. 根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張進，龔晨池，王子義，曹洋，李風錄，楊黃浩，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：