负载庆大霉素的镁基钙磷/壳聚糖/纳米管骨植入材料的制作方法

文档序号:9623509阅读:766来源:国知局
负载庆大霉素的镁基钙磷/壳聚糖/纳米管骨植入材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及骨科医疗器械领域,特别是设及一种负载庆大霉素的儀基巧憐/壳聚 糖/纳米管骨植入材料。
【背景技术】
[0002] 在整形外科手术中软组织和骨感染是一个受到特别关注的问题,其中臀部和膝盖 关节手术感染率在2 % -4%,螺钉引起的骨感染已上升至45 %。修复手术感染率达40 %。 可见,感染预防和治疗是整形外科和创伤手术中一个重要的挑战,局部应用抗生素利于骨 整合,可W有效降低骨和软骨组织感染,同时避免全身应用抗生素到达感染部位的效果差, 又容易引起毒性等缺点。
[0003] 骨修复材料可分成:金属材料、陶瓷材料、高分子材料及其复合物。金属植入材料 力学性能好,但缺乏生物活性,通常不能与骨组织发生键合,并且弹性模量过高,易产生应 力屏障效应,在体液作用下,持续放出金属离子。陶瓷植入材料:生物活性好,有一定的孔隙 率,但抗疲劳性和抗压性低。高分子植入材料:可塑性强,易加工成型,但生物活性差,大量 降解容易造成组织毒性反应,引起病变。针对上述问题,金属基陶瓷-高分子复合材料成为 植入材料的发展方向和研究的热点。
[0004]CNTs是石墨管状结构,由于其特殊的物理、电学和化学性质引起了人们的关注。CNTs通过各种方式应用于组织工程领域,它们可W提高复合生物材料的机械性能和生物相 容性,利于与细胞结合蛋白作用,通过优先与细胞亲和来调节细胞形态、调节细胞分化等。 阳0化]庆大霉素是由棘抱小单抱菌、绛红小单抱菌等发酵生成的一种氨基糖巧类抗生 素。硫酸庆大霉素是为数不多的热稳定性抗生素,具体抗菌谱广,主要用于治疗细菌感染, 尤其是对革兰氏阴性菌和金黄色葡萄球菌引起的感染。它是通过与细菌核糖体30s亚基结 合,从而阻断细菌蛋白质的合成。因此,复合庆大霉素抗生素的骨材料在防治感染性骨缺损 方面具有广阔的应用前景。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的是为了丰富可降解金属基复合骨植入材料的种类,而提供了可降解 儀合金表面负载庆大霉素的巧憐/壳聚糖/CNTs骨植入材料-即负载庆大霉素的儀基巧憐 /壳聚糖/纳米管骨植入材料,W解决材料的陶瓷层与基体结合力不好、药物的负载能力差 及控释困难的问题。
[0007] 为达上述目的,本发明一种负载庆大霉素的儀基巧憐/壳聚糖/纳米管骨植入材 料,所述骨植入材料包括内至外一体结合的AZ91D儀合金和巧憐/壳聚糖/CNTs膜层,所述 巧憐/壳聚糖/CNTs膜层包含W下重量份的成分:8-16份载庆大霉素的CNTs;15-19份的 憐酸二氨巧、54-60份的径基憐灰石、7-11份壳聚糖和22-26份的化iD(P〇4)eC〇3(〇H)2,其中 浓度为40mg/ml的庆大霉素注射液与CNTs的混合比例为25-35 :1 (血/g)。
[0008] 其中所述庆大霉素注射液与CNTs的混合比例为30 :1 (mL/g)。
[0009] 所述负载庆大霉素的儀基巧憐/壳聚糖/纳米管骨植入材料,由W下方法制得:
[0010] 一、儀合金微弧氧化(MA0):
[0011] 将AZ91D儀合金放入 30g/LK0H、30g/LNa4Si〇4、40g/L胞3?〇4和 15g/LNaF溶液 中,在微弧氧化过程中,AZ91D儀合金为阳极,装有电解液的不诱钢槽为阴极,采用恒流氧化 方式,电流强度为0.lA/cm2,氧化时间为10s;
[0012] 二、电泳液按下列步骤配制:
[0013] 步骤a、将0. 25g壳聚糖、1.Og纳米径基憐灰石粒子(nHA)和含庆大霉素注射液的 CNTs在超声条件下依次加到200mL醋酸水溶液中,得到溶液A,其中含庆大霉素注射液的 CNTs是将40mg/ml庆大霉素注射液与0. 25g/LCNTs醋酸水溶液按7. 5-8. 75 :1 (mlVl)的 比例混合得到,之后加蒸馈水,揽拌,过滤,干燥得到电泳碳源,W上两次所述醋酸水溶液为 每200mL中含醋酸9mL;
[0014] 步骤b,将1. 5gnHA加到300血无水乙醇中,得到悬浮液B,
[0015] 步骤C,将溶液A与悬浮液B混合,超声混匀l-2h、陈化24-3化,得到电泳溶液;
[0016] 三WM0-AZ91D为阴极,涂覆银粗的铁合金为阳极,两电极之间的距离为1cm,在 40V下恒压电泳20min;
[0017] 四、经微弧氧化及电泳处理的AZ91D儀合金在37°C±0. 5°C条件下,于250血PBS 憐酸盐缓冲液中浸泡5d,所获得的样品经蒸馈水润洗后,室溫干燥,待用,其中浸泡微弧氧 化及电泳处理的AZ91D儀合金的PBS憐酸盐缓冲液需每天更换,PBS由lOg/LNaH2P〇4和 lOg/LNa2HP〇4去离子水构成。
[0018] 其中步骤四中所述PBS憐酸盐缓冲液含体积百分比1-8%的庆大霉素注射液。
[0019] 本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果:
[0020] 本发明膜层与AZ91D儀基体结合紧密,具有良好的生物活性及较长的药物释放时 间,可用作骨植入材料,丰富了可降解金属基骨植入材料的种类。
[0021] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明实施例1中,泳液中CNTs浓度0. 1~0. 25g/L时巧憐/壳聚糖膜层 的划痕金相照片;
[0023] 图2是本发明实施例2中,优化制备条件下巧憐/壳聚糖/CNTs膜层在m-SBF中浸 泡不同时间条件下的X畑谱图((a)Oweek;化)Iweek; (c)2weeks; (d)4weeks; (e)6weeks; (f)8weeks; (g)lOweeks; (h) 12weeks);
[0024] 图3是本发明实施例2中,优化制备条件下巧憐/壳聚糖/CNTs膜层在m-SBF 中浸泡不同时间条件下的FTIR谱图((a)Oweek; (b) 2weeks; (C) 4weeks; (d) 6weeks; (e) 8weeks; (f)lOweeks; (g) 12weeks); 阳0巧]图4是本发明实施例2中,优化制备条件下巧憐/壳聚糖/CNTs膜层在m-SBF中浸 泡不同时间条件下的沈Μ照片((a)Oweek;化)Iweek; (C) 4weeks; (d)Sweeks; (e)lOweeks; (f) 12weeks);
[0026] 图5是本发明实施例1中,实验中具体采用200血水溶液中醋酸9血、nHA粒子 1.Og、壳聚糖0. 25g,300血无水乙醇中nHA粒子1. 5g,电压40V;电泳时间采用20min时,巧 憐/壳聚糖膜层的热重分析图;
[0027] 图6a-6e是本发明实施例2中,优化制备条件下AZ91D基巧憐/壳聚糖/CNTs在 m-SBF中浸泡不同时间时Nyquist图((a)Odays化)2weeks(C)4weeks(d)lOweeks(e) 12wee ks);
[0028] 图7是本发明实施例4中,优化制备条件下CCK8法研究M0-AZ9ID基巧憐/壳聚 糖/CNTs材料与AZ91化M0-AZ91D,AZ91D基巧憐/壳聚糖浸溃m-SBF不同时间浸提液的细 胞生存率;
[0029] 图8是本发明实施例5中,优化制备条件下AZ91D基巧憐/壳聚糖/CNTs材料与 AZ91化M0-AZ91D,M0-AZ91D基巧憐/壳聚糖浸溃m-SBF不同时间的浸提液的碱性憐酸酶 活性(ALK);
[0030] 图9是本发明实施例6中,优化制备条件下,AZ91D儀合金基巧憐/壳聚糖、AZ91D 儀合金基巧憐/壳聚糖/CNTs膜层试样在不同GM含量的PBS中浸溃3d后膜层中释放GM 吸光度;
[0031] 图10是本发明实施例7中,优化制备条件下电泳载药试样在不同条件下膜层中GM 释放曲线(a)lOOmLPBS+6mLGM浸泡5d后于250mLm-SBF中释放,化)lOOmLPBS浸泡5d 后于m-SBF释放。表1是复合涂层中载GM的CNTS的负载量。
【具体实施方式】
[0032] W下结合实施例,对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 阳〇3引 实施例1 :
[0034] 本实施例中可降解儀合金表面电泳法负载庆大霉素巧憐/壳聚糖/CNTs骨植入材 料制备方法是按下述步骤进行:
[0035] 一、儀合金微弧氧化(MA0):将AZ91D儀合金放入 30g/LK0H、30g/LNa4Si〇4、40g/ LNa3P〇4和15g/LNaF溶液中,在微弧氧化过程中,AZ91D儀合金为阳极,装有电解液的不诱 钢槽为阴极。采用恒流氧化方式,电流强度为0.lA/cm2,氧化时间为10s;
[0036] 二、电泳液的配制:
[0037] 步骤曰,将0. 25g壳聚糖(简称CS)、1.OgnHA粒子和含不同比例庆大霉素CNTs在 超声条件下依次加到200mL醋酸水溶液(含醋酸9mL)中,得到溶液A,其中含庆大霉素注 射液的CNTs是将40mg/ml庆大霉素注射液与0. 25g/LCNTs醋酸水溶液按一定比例混合得 至IJ,之后加蒸馈水,揽拌,过滤,干燥得到电泳碳源,W上两次所述醋酸水溶液为每200mL中 含醋酸9mU; 阳03引步骤b,将1. 5gnHA粒子加到300血无水乙醇中,得到悬浮液B;
[0039] 步骤C,将溶液A与悬浮液B混合,超声混匀l-2h、陈化24-30h,得到电泳溶液;
[0040] 实验中所使用的是多壁CNTs,直径50-70nm,长度5-12nm,CNTs在使用前先经浓硝 酸活化处理,再经超声分散和微孔滤膜过滤除去杂质;
[0041] Ξ、WM0-AZ91D为阴极,涂覆银粗的铁合金为阳极,两电极之间的距离为1cm左 右,在40V下恒压电泳20min; W42] 四、经微弧氧化及电泳处理的AZ91D儀合金浸泡在憐酸盐缓冲液中,在 37°C±0. 5°C条件下,于250血憐酸盐缓冲液中浸泡5山所获得的样品经蒸馈水润洗后, 室溫干燥,待用,其中浸泡微弧氧化及电泳处理的AZ91D儀合金的PBS需每天更换,PBS由lOg/LNaH2P〇4和lOg/L化2册〇4的去离子水构成;
[0043] 五、经步骤四处理的含有不同浓度CNTs的巧憐/壳聚糖膜层的M0-AZ91D复合材 料浸泡在250血模拟体液(m-SB巧中,,m-SBF的抑约为7. 4,其化学组成见表1。溶于去 离子水中,试样表面积(cm2)与m-SBF(mL)的比值是1:250。在37°C±0.5°C条件下,浸泡 4周,所获得的样品经蒸馈水润洗后,室溫干燥,待用。 W44] 表1m-SBF化学成分
[0045]
[0046]肥PES为2-(4-(2-hyd;roxyethyl)-1-piperazinyl) ethanesulfonic acid2-(4-(2-径乙基)-1-赃嗦乙横酸。
[0047] 本实施例中CNTs沉积在巧憐/壳聚糖膜层中的反应方程式:
[0048]CHIT-NH2+H3O+一CHIT-NH3++H2O (1)
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