一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法
【专利摘要】一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法，包括一个制备介孔生物活性玻璃的步骤，一个制备甲基改性介孔生物活性玻璃的步骤，一个制备羧基改性介孔生物活性玻璃的步骤，一个担载抗结核药利福平的步骤，一个担载抗结核药异烟肼的步骤，一个配置打印浆料的步骤，一个三维打印制备人工骨支架的步骤，首先利用CAD软件制作一个3D模型的圆柱体，以混合浆料为打印墨水，将打印墨水装入打印针筒仓中，运用塑料针头按照3D模型以X-Y方向交替方式进行打印，最终得到一种新型抗结核缓释人工骨支架。运用本方法制备的抗结核骨支架能在体内持续释放抗结核药物，同时具有良好的成骨性能，对治疗骨结核病灶缺损的修复具有显著作用。
【专利说明】一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法
[0001]【技术领域】:
本发明属于生物医药领域，尤其涉及一种人工骨支架，特别是一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法。
[0002]【背景技术】:
最近几年来的流行病学调查表明，全球结核病的发病率呈增高趋势。根据调查估计，全球现有的结核病人约2000万，我国现在患结核病的人数居世界第二位，约有结核病患者500万左右。在所有结核病患者中，患有骨与关节结核的病人约占1%~2%。随着艾滋病患病率的逐年增高和各种免疫抑制剂的使用增多，其患病人数也呈逐年递增趋势。骨关节结核是肺外结核中最常见的一种，近年来发病率有明显回升的趋势。
在传统骨结核的治疗中我们往往采用全身早期、规律、全程、联合、适量的原则进行药物治疗。病灶清除手术去除感染坏死组织是局部治疗的重要手段，骨关节结核患者行感染病灶清除术后主要依靠全身抗结核药物治疗，往往术后也立即在病灶局部放置抗结核药物来加强抗感染治疗。在众多骨与关节结核病的治疗方法中，主要的方法有药物治疗和外科手术治疗两种。很多骨与关节结核的病人，尤其是有明显的骨、关节破坏并导致临床严重症状的病人，最后往往需要行病灶清除等外科手术干预。
[0003]
【发明内容】
:
本发明所要解决的技术问题是提供一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法，所述的这种抗结核缓释人工骨支架的制备方法要解决现有技术中的人工骨支架治疗结核的效果不佳的技术问题。
[0004]本发明一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法，包括以下步骤:
1)一个制备介孔生物活性玻璃的步骤，分别称取聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸钙和磷酸三乙酯，所述的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸钙和磷酸三乙酯的质量比为:3飞:6^7:1-2:0.5^1,然后将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物完全溶解于乙醇中，搅拌条件下加入正硅酸四乙酯、四水合硝酸钙、磷酸三乙酯，室温搅拌反应If 36小时，后转移入一个容器中，挥发干燥5~10天，获得的产品在600-700摄氏度温度煅烧4-8小时去除聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，得到介孔生物活性玻璃；
2)一个制备甲基改性介孔生物活性玻璃的步骤，称取介孔生物活性玻璃，将介孔生物活性玻璃加入到预先干燥的有机溶剂中，所述的介孔生物活性玻璃和有机溶剂的质量体积比为lg:8(Tl50ml，加热至70-90摄氏度回流，然后向其中添加硅烷偶联剂甲基三乙氧基硅烷，获得甲基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反应12~24小时后，离心分离甲基改性的介孔生物活性玻璃，洗涤1~4次后干燥待用；
3)一个制备羧基改性介孔生物活性玻璃的步骤，称取介孔生物活性玻璃，将介孔生物活性玻璃加入到预先干燥的有机溶剂中，所述的介孔生物活性玻璃和有机溶剂的质量体积比为lg:8(Tl50ml，加热至70-90度回流，然后向其中添加硅烷偶联剂三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，获得羧基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反应12~24小时后，离心分离羧基改性的介孔生物活性玻璃，洗涤1~4次后干燥待用；
4)一个担载抗结核药利福平的步骤，将利福平溶解于二甲亚砜中配制8~12mg/ml的溶液，称取甲基改性介孔生物活性玻璃，将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质量体积比Ig:8~12ml，室温搅拌18~26小时后离心分离，获得含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃；
5)—个担载抗结核药异烟肼的步骤,将异烟肼溶解于水中配制45~55mg/ml的溶液,称取羧基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述异烟肼溶液中，所述的羧基改性介孔生物活性玻璃和异烟肼溶液的质量体积比为Ig:8~12ml，中，室温搅拌If 26小时后离心分离，获得含有异烟肼的羧基改性介孔生物活性玻璃；
6)一个配置打印浆料的步骤，将PHBHHx(Mw=8~12*105)溶解于氯仿与二甲亚砜的混合溶液中，所述的氯仿与二甲亚砜的体积比15~25:70-100，所述的PHBHHx与混合溶液的质量体积比为lg:8~12 ml，形成透明的聚合物溶液，将含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和含有异烟肼的羧基改性介孔生物活性玻璃分别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质量体积比为0.05^1.2g: f 2ml，所述的含有异烟肼的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的质量体积比为0.05^1.2g:f2ml，充分搅匀至糊状物；
7)—个三维打印制备人工骨支架的步骤，首先利用CAD软件制作一个3D模型的圆柱体，以步骤6)的混合浆料为打印墨水，将打印墨水装入打印针筒仓中，在压缩空气的作用下，运用20-40G粗细的塑料针头按照3D模型以X-Y方向交替方式进行打印，每一层的相邻打印支之间距离为600-800 μ m，最终得到一种抗结核缓释人工骨支架。
[0005]进一步的，所述加入的乙醇和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量的质量体积比为Ig:l(T30ml。
[0006]进一步的，所述的有机溶剂为甲苯或乙苯。
[0007]进一步的，所述的3D模型为一个直径为6mm,高为8mm的圆柱体。
[0008]进一步的,三维打印过程在第四代3D_Bioplotter system中进行。
[0009]本发明是一种新型的骨组织工程支架，同时满足骨缺损的替代和药物定向缓释的需求，为解决骨结核所致骨缺损的修复问题提供新思路。运用本发明的方法制备的抗结核骨支架能在体内持续释放抗结核药物，同时具有良好的成骨性能，对治疗骨结核病灶缺损的修复具有显著作用。
[0010]本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明将负载在人工骨材料中的抗结核药物，术后植入体内可长时间缓慢释放，维持局部有效的抗结核药物浓度，有助于骨移植物周围骨组织再生同时抑制局部结核杆菌的繁殖，从而避免局部结核病灶的复发，促进患者的康复。
[0011]【具体实施方式】:
实施例1
1.介孔生物活性玻璃的制备
4g三嵌段共聚物表面活性剂P123 (聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物写具体的化学名称)溶解于60ml乙醇中，搅拌条件下加入6.7g正硅酸四乙酯、1.4g四水合硝酸钙、0.73g磷酸三乙酯，室温搅拌反应一天，后转移入表面皿中在通风橱中挥发干燥I周，获得的干胶在650度煅烧6小时去除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备
0.5g MBG粉体加入到50ml预先干燥的甲苯中，加热至80度回流。向其中添加0.1g的硅烷偶联剂甲基三乙氧基硅烷，以制备甲基改性的MBG溶液，溶液充分反应16h后，离心分离MBG-CH3粉体，乙醇多次洗涤干燥待用。
[0013]同样地，添加0.1g的硅烷偶联剂三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，以制备羧基改性的MBG (MBG-COOH) ο
[0014]3.抗结核药物的担载
改性后的MBG-CH3粉体和MBG-COOH粉体分别用于担载抗结核药利福平和异烟肼。
[0015]担载过程如下:
首先将异烟肼溶解于水中配制50mg/ml药液，取Ig MBG-COOH粉体浸泡于IOml上述INH溶液中，室温搅拌一天后离心分离。
[0016]类似地，将利福平溶解于二甲亚砜中配制10mg/ml药液，取Ig MBG-CH3粉体浸泡于IOml上述RFP溶液中，室温搅拌一天后离心分离。
[0017]4.三维打印制备复合支架
在三维打印之前，须将载药MBG粉体与聚(3-羟基丁酸-共-3-羟基己酸)配制(如何配置成合适于打印的浆料。具体过程如下:将0.2gPHBHHx(3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯)(Mw=9.5*105)溶解于2ml氯仿与二甲亚砜的混合溶液中(体积比CHCl3:DMS0=20:80)，形成透明的聚合物溶液。过400目筛的载药MBG-1NH和MBG-RFP各一定质量(多少质量？)，加入到上述混合液中，剧烈充分搅匀至一粘滞糊状物。
[0018] 三维打印过程在第四代3D_Bioplotter system上进行。复合支架的3D模型由CAD绘制，为一直径为6mm，高为8mm的圆柱体。以MBG/PHBHHx的混合浆料为打印墨水装入打印针筒仓中，在具有一定压力的压缩空气的作用下(具体按照打印机的操作说明)，运用25G粗细的塑料针头按照3D模型以X-Y方向交替方式进行打印，每一层的相邻打印支之间距离为700 μ m，最终得到一种新型抗结核缓释人工骨支架。运用该方法制备的抗结核骨支架能在体内持续释放抗结核药物，同时具有良好的成骨性能，对治疗骨结核病灶缺损的修复具有显著作用。
【权利要求】
1.一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)一个制备介孔生物活性玻璃的步骤，分别称取聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸钙和磷酸三乙酯，所述的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯、四水合硝酸钙和磷酸三乙酯的质量比为3飞:6^7:1-2:0.5^1,然后将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物完全溶解于乙醇中，搅拌条件下加入正硅酸四乙酯、四水合硝酸钙、磷酸三乙酯，室温搅拌反应If 36小时，后转移入一个容器中，挥发干燥5~10天，获得的产品在600-700摄氏度温度下煅烧4-8小时去除聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，得到介孔生物活性玻璃； 2)—个制备甲基改性介孔生物活性玻璃的步骤，称取介孔生物活性玻璃，将介孔生物活性玻璃加入到预先干燥的有机溶剂中，所述的介孔生物活性玻璃和有机溶剂的质量体积比为lg:8(Tl50ml，加热至70-90摄氏度回流，然后向其中添加硅烷偶联剂甲基三乙氧基硅烷，获得甲基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反应12~24小时后，离心分离甲基改性的介孔生物活性玻璃，洗涤1~4次后干燥待用； 3)一个制备羧基改性介孔生物活性玻璃的步骤，称取介孔生物活性玻璃，将介孔生物活性玻璃加入到预先干燥的有机溶剂中，所述的介孔生物活性玻璃和有机溶剂的质量体积比为lg:8(Tl50ml，加热至70-90度回流，然后向其中添加硅烷偶联剂三乙氧基-丙硅基琥珀酸酐，获得羧基改性的介孔生物活性玻璃溶液，充分反应12~24小时后，离心分离羧基改性的介孔生物活性玻璃，洗涤1~4次后干燥待用； 4)一个担 载抗结核药利福平的步骤，将利福平溶解于二甲亚砜中配制8~12mg/ml的溶液，称取甲基改性介孔生物活性玻璃，将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质量体积比Ig:8~12ml，室温搅拌18~26小时后离心分离，获得含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃； 5)—个担载抗结核药异烟肼的步骤,将异烟肼溶解于水中配制45~55mg/ml的溶液,称取羧基改性介孔生物活性玻璃浸泡于上述异烟肼溶液中，所述的羧基改性介孔生物活性玻璃和异烟肼溶液的质量体积比为Ig:8~12ml，中，室温搅拌If 26小时后离心分离，获得含有异烟肼的羧基改性介孔生物活性玻璃； 6)—个配置打印浆料的步骤，将PHBHHx溶解于氯仿与二甲亚砜的混合溶液中，所述的氯仿与二甲亚砜的体积比15~25:70-100，所述的PHBHHx与混合溶液的质量体积比为lg:8~12 ml，形成透明的聚合物溶液，将含有利福平的羧基改性介孔生物活性玻璃和含有异烟肼的羧基改性介孔生物活性玻璃分别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质量体积比为0.05^1.2g: f 2ml，所述的含有异烟肼的羧基改性介孔生物活性玻璃和聚合物溶液的质量体积比为0.05^1.2g: f 2ml，充分搅匀至糊状物； 7)—个三维打印制备人工骨支架的步骤，首先利用CAD软件制作一个3D模型的圆柱体，以步骤6)的混合浆料为打印墨水，将打印墨水装入打印针筒仓中，在压缩空气的作用下，运用20-40G粗细的塑料针头按照3D模型以X-Y方向交替方式进行打印，每一层的相邻打印支之间距离为600-800 μ m，最终得到一种抗结核缓释人工骨支架。
2.如权利要求1所述的一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法，其特征在于:所述加入的乙醇和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物质量的质量体积比为Ig:l0~30ml。
3.如权利要求1所述的一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法，其特征在于:所述的有机溶剂为甲苯或乙苯。
4.如权利要求1所述的一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法，其特征在于:所述的3D模型为一个直径为 6mm、高为8mm的圆柱体。
5.如权利要求1所述的一种抗结核缓释人工骨支架的制备方法，其特征在于:三维打印过程在第四代3D_Bioplotter system中进行。
【文档编号】A61L27/18GK104001218SQ201410271206
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】李坤, 叶晓健, 余将明 申请人:中国人民解放军第二军医大学