【技術實現步驟摘要】
：本專利技術涉及生物醫藥領域，尤其涉及一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof及其制備與應用。
技術介紹
0、
技術介紹
：
1、感染性骨缺損是骨科臨床工作中遇到的棘手問題之一，由于局部伴隨細菌感染，骨組織愈合緩慢，會給患者和社會帶來沉重負擔。感染灶細菌的長期存在可以誘導破骨細胞分化并通過釋放代謝產物如脂多糖(lps)激活細胞的炎癥信號通路，進而抑制骨修復。因此，感染性骨缺損的高效治療需要同時解決細菌感染和炎癥微環境兩個問題。傳統的抗生素和手術治療雖然可以抑制細菌感染，但是對改善感染灶的炎癥微環境效果欠佳，且抗生素的大量使用會誘導細菌耐藥性，而手術治療也存在著加重骨缺損的風險。基于此，尋求一種高效殺菌及抑制局部高炎癥反應的方法是感染性骨缺損的迫切需求。
2、聲動力療法(sdt)是一種無創和高效的細菌清除策略，其基本機制是在超聲(us)作用下，聲敏劑受到激活從基態變成激發態，并與周圍的氧分子發生一系列反應，產生大量的活性氧(ros)。ros可以通過多種機制殺滅細菌，包括破壞電子傳遞鏈，導致細菌因氧化應激和能量代謝受損而死亡。但是ros雖然可以有效殺滅細菌，但是它們也會對周圍正常細胞和組織產生不利影響，ros會通過促進巨噬細胞m1極化進而加重炎癥。此外，ros也會通過誘導干細胞線粒體功能障礙，從而抑制成骨分化。總之，ros是一把雙刃劍。納米酶是一種具有酶樣性質的催化納米材料，它可以模擬天然抗氧化酶的結構，發揮超氧化物歧化酶(sod)和過氧化氫酶(cat)的作用，進而催化ros生成水和氧氣。納米酶由于其成本效益、穩定性
3、目前有許多具有良好生物相容性材料被用于治療感染性骨缺損。有機聲敏劑如卟啉及其衍生物、5-氨基乙酰丙酸、酞菁等具有sdt效率高、降解快等特點因而應用廣泛。此外，可降解納米酶，如mnpcbc，普魯士藍和磷酸鹽基玻璃(pbg)，也已被廣泛應用于抗氧化研究。然而，雖然良好的生物相容性有利于防止材料植入引起的組織損傷和局部炎癥，但對于具有良好降解性能的材料來說，要發揮長期效果是一個重大挑戰。由于聲敏劑或納米酶依賴于材料的固有特性來發揮作用，當材料發生降解時，其sdt或抗氧化作用會逐漸減弱，進而不利于感染性骨缺損的治療。載藥雖然是一種延長可降解材料功能的改性策略，但是藥物本身仍可能被細胞代謝掉，進而導致藥效喪失。因此，開發具有良好生物相容性和長期療效的生物材料是感染性骨缺損治療的關鍵。
4、申請號為cn202211401896.5的專利公開了一種高效抗菌促成骨的缺陷mof聲敏劑及其制備方法。該專利利用阿侖磷酸鈉摻雜鋯基卟啉mof，能夠通過改造聲敏劑特性促進殺菌同時運用聲電流促進成骨。但是該方法合成制備的mof容易降解，不具有長久的抗菌、成骨效果。此外由于聲動力產生的ros會損害周圍細胞的活性，因此會可能會加重局部的炎癥進展，不利于骨組織的修復。
5、申請號為cn202210246313.x的專利公開了一種具有抗菌功能的鋅摻雜磷酸鈣陶瓷微球及制備方法。該專利將鋅離子摻雜到磷酸鈣基體形成一種復合微球，鋅離子可以通過磷酸鈣緩慢降解從而釋放，保證了該生物材料長久的抗菌活性。但是雖然鋅離子緩釋可以起到長久抗菌作用，但是骨缺損局部的炎癥持續進展會嚴重影響骨組織的修復，不利于骨缺損的治療。
6、申請號為cn202410602481.7的專利公開了近紅外響應控釋no抗菌生物陶瓷及制備方法。該專利將磷酸四鈣、磷酸氫鈣二水合物、arg-znpc@介孔聚多巴胺微球和海藻酸鈉溶液相結合，制備了一種可以紅外光相應的生物修復材料，其可以通過控制no釋放從而在局部發揮長久抗菌效果。但是由于no的釋放會造成周圍細胞炎性程度加重，不利于骨組織修復。
7、申請號為cn202311017016.9的專利公開了具環境響應及光熱響應的抗菌抗氧化促成骨多功能涂層。該專利將原位生長于鈦或者鈦合金表面的多孔二氧化鈦與復合姜黃素的有機金屬框架zif-8納米顆粒組成，其在近紅外光輻照下可以通過釋放鋅離子促進殺菌，同時也可以通過釋放姜黃素從而促進抗炎。但是由于有機金屬框架屬于可降解材料，姜黃素也容易被細胞代謝以及自然氧化，因此無法發揮持久的抗菌抗炎效果。
8、歸納上述現有技術，存在的問題有：
9、1.感染性骨缺損的治療需要解決細菌感染和炎癥反應兩個問題。現有的治療手段如抗生素或手術等雖然可以有效解決細菌感染，但是局部存在的高炎癥反應會抑制骨組織的修復。且長久的抗生素使用會促進耐藥，而手術治療也具有加重骨缺損的風險。
10、2.ros作為一把雙刃劍，可以通過破壞細菌生物膜發揮抗菌作用。但是ros同時也會破壞周圍細胞，從而加重周圍細胞的炎癥。因此理想的治療策略應為運用ros殺菌的同時在骨組織修復階段通過吸附過量的ros發揮抗炎的效果。
11、3.sdt治療機制是通過外源性超聲激發聲敏劑內的電子傳遞，從而產生大量ros。單純依靠sdt很難殺滅局部的細菌，且過量的ros也會引起氧化應激從而加重周圍細胞炎癥。
12、4.納米酶是一種具有酶活性的納米材料，其可以通過活性位點吸附ros發揮抗炎作用。但是傳統的納米酶由于活性位點少因此效果較差，且目前很難制備同時具有納米酶活性和聲敏劑特性的材料。
13、傳統的生物可降解材料雖然具有生物相容性好的優點，但是容易降解也限制了其作用時間。由于傳統的抗菌抗炎的生物材料需要依賴藥物或者材料自身的活性位點發揮作用，一旦降解其效果便會大打折扣，因此需要改進目前的生物可降解材料的制備方法，尋求一種既可以確保材料擁有良好生物可降解性的同時也可以持續發揮作用的改進策略。
技術實現思路
0、
技術實現思路
：
1、(一)解決的技術問題
2、本專利技術針對感染性骨缺損治療過程中無法同時抗菌、抗炎且現有生物材料難以發揮長久作用的問題，提出一種具長效抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof的制備及應用。該mof可以有效抗菌抗炎，此外在具有良好的生物安全性同時具備長效發揮作用的能力。在降解前，該專利技術可以在低強度醫用us作用下高效清除細菌，并可以通過納米酶活性發揮清除ros的作用。在降解后，該專利技術緩釋的銅錳離子和槲皮素可以發生螯合，進而通過金屬-離子電荷傳遞(mlct)發揮類sod和cat效果，從而可以持續發揮吸附ros的作用。此外，由于銅錳離子和槲皮素具有成骨、抗菌作用，該專利技術可以持續且高效促進骨組織修復。本專利技術既彌補了可降解材料無法持續發揮作用的缺陷，也解決了感染性骨缺損治療過程中難以同時達到抗菌和抗炎的關鍵問題。
3、(二)技術方案
4、為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：
5、一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof，包括三水本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，包括三水硝酸銅3.6mg，聚乙烯吡咯烷酮40mg，四對苯甲酸卟啉錳III?17mg，槲皮素6.25mg和N，N-二甲基甲酰胺48ml；
2.根據權利要求1所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述方法的步驟S1具體為：
4.權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述步驟S2具體為：通過場發射掃描電鏡SEM觀察MOF的形貌；通過高分辨透射電鏡TEM觀察MOF的表面結構；通過X射線光電子能譜分析XPS檢測MOF表面元素組成以及化學鍵；通過X射線能譜元素像分析技術EDS觀察MOF表面元素組成和分布；通過原子力顯微鏡AFM檢測材料的厚度；通過X射線衍射儀技術XRD揭示MOF的晶體結構。
5.根據權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述步驟S3具體為：使用XPS、SOD及CAT試劑盒驗證二維銅錳MOF在降解前吸附RO
6.根據權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述步驟S4具體為：使用XPS、SOD及CAT試劑盒檢測二維銅錳MOF在降解后吸附ROS的能力，并通過理論計算揭示槲皮素和銅錳離子螯合發揮抗氧化作用的化學機制。
7.根據權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述步驟S5具體為：以耐甲氧西林金黃色葡萄球菌作為研究對象，通過體外抗菌實驗驗證二維銅錳雙金屬MOF的聲動力抗菌性能，并將MOF和細菌共培養驗證其降解后通過釋放離子和槲皮素抗菌的效果，通過SEM和涂板實驗檢測二維雙金屬MOF和傳統MOF抗菌的區別。
8.根據權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述步驟S7具體為：通過免疫熒光、PCR、Wester?Blot檢測和驗證MOF促成骨和促成血管的能力，并通過單細胞轉錄組揭示MOF緩釋離子促進骨組織修復的機制。
9.根據權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述步驟S8具體為：通過流式、熒光檢測和驗證MOF保護細胞免受ROS危害以及調節巨噬細胞分化的能力。
10.根據權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬MOF，其特征在于，所述步驟S9具體為：取20mg?Jelleine-1，加入200微升DMSO，混勻溶解得到100mg/mL?Jelleine-1，用200μg/ml的二維雙金屬MOF溶液稀釋到8mg/ml，37℃孵育15min以上成膠，得到可注射水凝膠，以大鼠臨界感染性骨缺損為模型，在體內探究抗菌抗炎成骨效率。
...【技術特征摘要】
1.一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof，其特征在于，包括三水硝酸銅3.6mg，聚乙烯吡咯烷酮40mg，四對苯甲酸卟啉錳iii?17mg，槲皮素6.25mg和n，n-二甲基甲酰胺48ml；
2.根據權利要求1所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof，其特征在于，所述方法的步驟s1具體為：
4.權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof，其特征在于，所述步驟s2具體為：通過場發射掃描電鏡sem觀察mof的形貌；通過高分辨透射電鏡tem觀察mof的表面結構；通過x射線光電子能譜分析xps檢測mof表面元素組成以及化學鍵；通過x射線能譜元素像分析技術eds觀察mof表面元素組成和分布；通過原子力顯微鏡afm檢測材料的厚度；通過x射線衍射儀技術xrd揭示mof的晶體結構。
5.根據權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof，其特征在于，所述步驟s3具體為：使用xps、sod及cat試劑盒驗證二維銅錳mof在降解前吸附ros的能力，并通過理論計算揭示其通過金屬活性位點吸附ros的化學機制。
6.根據權利要求2所述的一種抗菌抗炎促成骨的二維雙金屬mof，其特征在于，所述步驟s4具體為：使用xps、sod及cat試劑盒檢測二維銅錳mof在降解后吸附ro...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馮曉波，楊操，歐子暄，譚磊，雷捷，張世豪，
申請(專利權)人：華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。