一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法
【專利摘要】一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法，包括一個(gè)制備介孔生物活性玻璃的步驟，一個(gè)制備甲基改性介孔生物活性玻璃的步驟，一個(gè)制備羧基改性介孔生物活性玻璃的步驟，一個(gè)擔(dān)載抗結(jié)核藥利福平的步驟，一個(gè)擔(dān)載抗結(jié)核藥異煙肼的步驟，一個(gè)配置打印漿料的步驟，一個(gè)三維打印制備人工骨支架的步驟，首先利用CAD軟件制作一個(gè)3D模型的圓柱體，以混合漿料為打印墨水，將打印墨水裝入打印針筒倉中，運(yùn)用塑料針頭按照3D模型以X-Y方向交替方式進(jìn)行打印，最終得到一種新型抗結(jié)核緩釋人工骨支架。運(yùn)用本方法制備的抗結(jié)核骨支架能在體內(nèi)持續(xù)釋放抗結(jié)核藥物，同時(shí)具有良好的成骨性能，對治療骨結(jié)核病灶缺損的修復(fù)具有顯著作用。
【專利說明】一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，尤其涉及一種人工骨支架，特別是一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
最近幾年來的流行病學(xué)調(diào)查表明，全球結(jié)核病的發(fā)病率呈增高趨勢。根據(jù)調(diào)查估計(jì)，全球現(xiàn)有的結(jié)核病人約2000萬，我國現(xiàn)在患結(jié)核病的人數(shù)居世界第二位，約有結(jié)核病患者500萬左右。在所有結(jié)核病患者中，患有骨與關(guān)節(jié)結(jié)核的病人約占1%~2%。隨著艾滋病患病率的逐年增高和各種免疫抑制劑的使用增多，其患病人數(shù)也呈逐年遞增趨勢。骨關(guān)節(jié)結(jié)核是肺外結(jié)核中最常見的一種，近年來發(fā)病率有明顯回升的趨勢。
在傳統(tǒng)骨結(jié)核的治療中我們往往采用全身早期、規(guī)律、全程、聯(lián)合、適量的原則進(jìn)行藥物治療。病灶清除手術(shù)去除感染壞死組織是局部治療的重要手段，骨關(guān)節(jié)結(jié)核患者行感染病灶清除術(shù)后主要依靠全身抗結(jié)核藥物治療，往往術(shù)后也立即在病灶局部放置抗結(jié)核藥物來加強(qiáng)抗感染治療。在眾多骨與關(guān)節(jié)結(jié)核病的治療方法中，主要的方法有藥物治療和外科手術(shù)治療兩種。很多骨與關(guān)節(jié)結(jié)核的病人，尤其是有明顯的骨、關(guān)節(jié)破壞并導(dǎo)致臨床嚴(yán)重癥狀的病人，最后往往需要行病灶清除等外科手術(shù)干預(yù)。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法，所述的這種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的人工骨支架治療結(jié)核的效果不佳的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法，包括以下步驟:
1)一個(gè)制備介孔生物活性玻璃的步驟，分別稱取聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣和磷酸三乙酯，所述的聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣和磷酸三乙酯的質(zhì)量比為:3飛:6^7:1-2:0.5^1,然后將聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物完全溶解于乙醇中，攪拌條件下加入正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣、磷酸三乙酯，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)If 36小時(shí)，后轉(zhuǎn)移入一個(gè)容器中，揮發(fā)干燥5~10天，獲得的產(chǎn)品在600-700攝氏度溫度煅燒4-8小時(shí)去除聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物，得到介孔生物活性玻璃；
2)一個(gè)制備甲基改性介孔生物活性玻璃的步驟，稱取介孔生物活性玻璃，將介孔生物活性玻璃加入到預(yù)先干燥的有機(jī)溶劑中，所述的介孔生物活性玻璃和有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為lg:8(Tl50ml，加熱至70-90攝氏度回流，然后向其中添加硅烷偶聯(lián)劑甲基三乙氧基硅烷，獲得甲基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反應(yīng)12~24小時(shí)后，離心分離甲基改性的介孔生物活性玻璃，洗滌1~4次后干燥待用；
3)一個(gè)制備羧基改性介孔生物活性玻璃的步驟，稱取介孔生物活性玻璃，將介孔生物活性玻璃加入到預(yù)先干燥的有機(jī)溶劑中，所述的介孔生物活性玻璃和有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為lg:8(Tl50ml，加熱至70-90度回流，然后向其中添加硅烷偶聯(lián)劑三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，獲得羧基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反應(yīng)12~24小時(shí)后，離心分離羧基改性的介孔生物活性玻璃，洗滌1~4次后干燥待用；
4)一個(gè)擔(dān)載抗結(jié)核藥利福平的步驟，將利福平溶解于二甲亞砜中配制8~12mg/ml的溶液，稱取甲基改性介孔生物活性玻璃，將甲基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述利福平溶液中，甲基改性介孔生物活性玻璃和利福平溶液的質(zhì)量體積比Ig:8~12ml，室溫?cái)嚢?8~26小時(shí)后離心分離，獲得含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃；
5)—個(gè)擔(dān)載抗結(jié)核藥異煙肼的步驟,將異煙肼溶解于水中配制45~55mg/ml的溶液,稱取羧基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述異煙肼溶液中，所述的羧基改性介孔生物活性玻璃和異煙肼溶液的質(zhì)量體積比為Ig:8~12ml，中，室溫?cái)嚢鐸f 26小時(shí)后離心分離，獲得含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃；
6)一個(gè)配置打印漿料的步驟，將PHBHHx(Mw=8~12*105)溶解于氯仿與二甲亞砜的混合溶液中，所述的氯仿與二甲亞砜的體積比15~25:70-100，所述的PHBHHx與混合溶液的質(zhì)量體積比為lg:8~12 ml，形成透明的聚合物溶液，將含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃分別加入到上述聚合物溶液中，所述的含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的質(zhì)量體積比為0.05^1.2g: f 2ml，所述的含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的質(zhì)量體積比為0.05^1.2g:f2ml，充分?jǐn)噭蛑梁隣钗铮?br> 7)—個(gè)三維打印制備人工骨支架的步驟，首先利用CAD軟件制作一個(gè)3D模型的圓柱體，以步驟6)的混合漿料為打印墨水，將打印墨水裝入打印針筒倉中，在壓縮空氣的作用下，運(yùn)用20-40G粗細(xì)的塑料針頭按照3D模型以X-Y方向交替方式進(jìn)行打印，每一層的相鄰打印支之間距離為600-800 μ m，最終得到一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架。
[0005]進(jìn)一步的，所述加入的乙醇和聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物質(zhì)量的質(zhì)量體積比為Ig:l(T30ml。
[0006]進(jìn)一步的，所述的有機(jī)溶劑為甲苯或乙苯。
[0007]進(jìn)一步的，所述的3D模型為一個(gè)直徑為6mm,高為8mm的圓柱體。
[0008]進(jìn)一步的,三維打印過程在第四代3D_Bioplotter system中進(jìn)行。
[0009]本發(fā)明是一種新型的骨組織工程支架，同時(shí)滿足骨缺損的替代和藥物定向緩釋的需求，為解決骨結(jié)核所致骨缺損的修復(fù)問題提供新思路。運(yùn)用本發(fā)明的方法制備的抗結(jié)核骨支架能在體內(nèi)持續(xù)釋放抗結(jié)核藥物，同時(shí)具有良好的成骨性能，對治療骨結(jié)核病灶缺損的修復(fù)具有顯著作用。
[0010]本發(fā)明和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明將負(fù)載在人工骨材料中的抗結(jié)核藥物，術(shù)后植入體內(nèi)可長時(shí)間緩慢釋放，維持局部有效的抗結(jié)核藥物濃度，有助于骨移植物周圍骨組織再生同時(shí)抑制局部結(jié)核桿菌的繁殖，從而避免局部結(jié)核病灶的復(fù)發(fā)，促進(jìn)患者的康復(fù)。
[0011]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1
1.介孔生物活性玻璃的制備
4g三嵌段共聚物表面活性劑P123 (聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物寫具體的化學(xué)名稱)溶解于60ml乙醇中，攪拌條件下加入6.7g正硅酸四乙酯、1.4g四水合硝酸鈣、0.73g磷酸三乙酯，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)一天，后轉(zhuǎn)移入表面皿中在通風(fēng)櫥中揮發(fā)干燥I周，獲得的干膠在650度煅燒6小時(shí)去除P123，得到介孔生物活性玻璃(MBG)。
[0012]2.羧基和甲基改性介孔生物活性玻璃的制備
0.5g MBG粉體加入到50ml預(yù)先干燥的甲苯中，加熱至80度回流。向其中添加0.1g的硅烷偶聯(lián)劑甲基三乙氧基硅烷，以制備甲基改性的MBG溶液，溶液充分反應(yīng)16h后，離心分離MBG-CH3粉體，乙醇多次洗滌干燥待用。
[0013]同樣地，添加0.1g的硅烷偶聯(lián)劑三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，以制備羧基改性的MBG (MBG-COOH) ο
[0014]3.抗結(jié)核藥物的擔(dān)載
改性后的MBG-CH3粉體和MBG-COOH粉體分別用于擔(dān)載抗結(jié)核藥利福平和異煙肼。
[0015]擔(dān)載過程如下:
首先將異煙肼溶解于水中配制50mg/ml藥液，取Ig MBG-COOH粉體浸泡于IOml上述INH溶液中，室溫?cái)嚢枰惶旌箅x心分離。
[0016]類似地，將利福平溶解于二甲亞砜中配制10mg/ml藥液，取Ig MBG-CH3粉體浸泡于IOml上述RFP溶液中，室溫?cái)嚢枰惶旌箅x心分離。
[0017]4.三維打印制備復(fù)合支架
在三維打印之前，須將載藥MBG粉體與聚(3-羥基丁酸-共-3-羥基己酸)配制(如何配置成合適于打印的漿料。具體過程如下:將0.2gPHBHHx(3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯)(Mw=9.5*105)溶解于2ml氯仿與二甲亞砜的混合溶液中(體積比CHCl3:DMS0=20:80)，形成透明的聚合物溶液。過400目篩的載藥MBG-1NH和MBG-RFP各一定質(zhì)量(多少質(zhì)量？)，加入到上述混合液中，劇烈充分?jǐn)噭蛑烈徽硿隣钗铩?br> [0018] 三維打印過程在第四代3D_Bioplotter system上進(jìn)行。復(fù)合支架的3D模型由CAD繪制，為一直徑為6mm，高為8mm的圓柱體。以MBG/PHBHHx的混合漿料為打印墨水裝入打印針筒倉中，在具有一定壓力的壓縮空氣的作用下(具體按照打印機(jī)的操作說明)，運(yùn)用25G粗細(xì)的塑料針頭按照3D模型以X-Y方向交替方式進(jìn)行打印，每一層的相鄰打印支之間距離為700 μ m，最終得到一種新型抗結(jié)核緩釋人工骨支架。運(yùn)用該方法制備的抗結(jié)核骨支架能在體內(nèi)持續(xù)釋放抗結(jié)核藥物，同時(shí)具有良好的成骨性能，對治療骨結(jié)核病灶缺損的修復(fù)具有顯著作用。
【權(quán)利要求】
1.一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)一個(gè)制備介孔生物活性玻璃的步驟，分別稱取聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣和磷酸三乙酯，所述的聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣和磷酸三乙酯的質(zhì)量比為3飛:6^7:1-2:0.5^1,然后將聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物完全溶解于乙醇中，攪拌條件下加入正硅酸四乙酯、四水合硝酸鈣、磷酸三乙酯，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)If 36小時(shí)，后轉(zhuǎn)移入一個(gè)容器中，揮發(fā)干燥5~10天，獲得的產(chǎn)品在600-700攝氏度溫度下煅燒4-8小時(shí)去除聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物，得到介孔生物活性玻璃； 2)—個(gè)制備甲基改性介孔生物活性玻璃的步驟，稱取介孔生物活性玻璃，將介孔生物活性玻璃加入到預(yù)先干燥的有機(jī)溶劑中，所述的介孔生物活性玻璃和有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為lg:8(Tl50ml，加熱至70-90攝氏度回流，然后向其中添加硅烷偶聯(lián)劑甲基三乙氧基硅烷，獲得甲基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反應(yīng)12~24小時(shí)后，離心分離甲基改性的介孔生物活性玻璃，洗滌1~4次后干燥待用； 3)一個(gè)制備羧基改性介孔生物活性玻璃的步驟，稱取介孔生物活性玻璃，將介孔生物活性玻璃加入到預(yù)先干燥的有機(jī)溶劑中，所述的介孔生物活性玻璃和有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為lg:8(Tl50ml，加熱至70-90度回流，然后向其中添加硅烷偶聯(lián)劑三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，獲得羧基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反應(yīng)12~24小時(shí)后，離心分離羧基改性的介孔生物活性玻璃，洗滌1~4次后干燥待用； 4)一個(gè)擔(dān) 載抗結(jié)核藥利福平的步驟，將利福平溶解于二甲亞砜中配制8~12mg/ml的溶液，稱取甲基改性介孔生物活性玻璃，將甲基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述利福平溶液中，甲基改性介孔生物活性玻璃和利福平溶液的質(zhì)量體積比Ig:8~12ml，室溫?cái)嚢?8~26小時(shí)后離心分離，獲得含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃； 5)—個(gè)擔(dān)載抗結(jié)核藥異煙肼的步驟,將異煙肼溶解于水中配制45~55mg/ml的溶液,稱取羧基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述異煙肼溶液中，所述的羧基改性介孔生物活性玻璃和異煙肼溶液的質(zhì)量體積比為Ig:8~12ml，中，室溫?cái)嚢鐸f 26小時(shí)后離心分離，獲得含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃； 6)—個(gè)配置打印漿料的步驟，將PHBHHx溶解于氯仿與二甲亞砜的混合溶液中，所述的氯仿與二甲亞砜的體積比15~25:70-100，所述的PHBHHx與混合溶液的質(zhì)量體積比為lg:8~12 ml，形成透明的聚合物溶液，將含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃分別加入到上述聚合物溶液中，所述的含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的質(zhì)量體積比為0.05^1.2g: f 2ml，所述的含有異煙肼的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的質(zhì)量體積比為0.05^1.2g: f 2ml，充分?jǐn)噭蛑梁隣钗铮? 7)—個(gè)三維打印制備人工骨支架的步驟，首先利用CAD軟件制作一個(gè)3D模型的圓柱體，以步驟6)的混合漿料為打印墨水，將打印墨水裝入打印針筒倉中，在壓縮空氣的作用下，運(yùn)用20-40G粗細(xì)的塑料針頭按照3D模型以X-Y方向交替方式進(jìn)行打印，每一層的相鄰打印支之間距離為600-800 μ m，最終得到一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架。
2.如權(quán)利要求1所述的一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:所述加入的乙醇和聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物質(zhì)量的質(zhì)量體積比為Ig:l0~30ml。
3.如權(quán)利要求1所述的一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:所述的有機(jī)溶劑為甲苯或乙苯。
4.如權(quán)利要求1所述的一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:所述的3D模型為一個(gè)直徑為 6mm、高為8mm的圓柱體。
5.如權(quán)利要求1所述的一種抗結(jié)核緩釋人工骨支架的制備方法，其特征在于:三維打印過程在第四代3D_Bioplotter system中進(jìn)行。
【文檔編號】A61L27/18GK104001218SQ201410271206
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】李坤, 葉曉健, 余將明 申請人:中國人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)