一种载药水凝胶涂层及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于水凝胶制备领域，涉及一种载药水凝胶涂层及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 现在医学上经常利用植入材料来对损伤组织进行修复，但是在进行组织修复时要 防止组织部位感染的发生，目前常用的组织修复材料的抑菌效果并不理想，常常引发迟发 性的感染。对于能够进行组织修复的医用材料的研究成为热点。
[0003] 水凝胶是由聚合物等材料通过三维交联网络结构和介质共同组成的多元体系，因 其性质稳定，对环境的微小变化能够快速响应，作为新型的生物医用材料已经引起了许多 研究者的关注。利用其良好的生物相容性能，水凝胶可用于药物控制释放系统，固定化酶， 人造器官等等领域。纳米氧化铝基质很早就被FDA批准作为疫苗的辅助试剂，因氧化铝在 与血液、体液及人体组织液相接触时，均表现出良好的生物相容性，不影响代谢过程，同时 还能够很好的负载活性物质，保持疫苗中活性物质的分散性及其生物活性。
[0004] 因此，鉴于水凝胶以及纳米氧化铝的种种优点，期望利用其开发一种长效抑菌可 植入材料，来解决组织修复时经常发生的迟发性感染等问题。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种载药水凝胶涂层及其制备方法 和应用。
[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -方面，本发明提供一种载药水凝胶涂层，所述载药水凝胶涂层以氧化铝水凝胶 为涂层基质，承载抗感染药物。
[0008] 本发明的载药水凝胶涂层是利用氧化铝水凝胶作为基质承载抗感染药物，由于氧 化铝水凝胶与人体组织液相接触时，具有良好的生物相容性，不影响代谢过程，并且氧化铝 水凝胶自身不降解，并且人体对氧化铝水凝胶的吸收很慢，因此该涂层可以长期稳定地承 载药物，使得药物发挥持久性作用，起到长效抑菌的作用，能够有效防止迟发感染的发生。
[0009] 在本发明中，所述涂层基质是指形成载药水凝胶涂层的基体材料，其是载药水凝 胶涂层的主要成分。
[0010] 在本发明所述的载药水凝胶涂层中，所述氧化铝水凝胶承载的抗感染药物的量为 氧化铝水凝胶质量的2-15%，例如2.5%、3%、3.5%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、 11 %、12%、13%、14%或 14. 5% 〇
[0011] 优选地，所述氧化铝水凝胶中铝的质量百分比含量为1-3%，例如1%、1. 2%、 1. 4%、1· 6%、1· 8%、2%、2· 2%、2· 5%、2· 7%、2· 9%或 3%。
[0012] 在本发明所述的载药水凝胶涂层中，所述抗感染药物选自青霉素、头孢菌素、庆大 霉素、四环素、红霉素、万古霉素、甲硝唑、替硝唑、环丙沙星、左氧氟沙星中的任意一种或至 少两种的组合。
[0013] 优选地，所述抗感染药物为纳米银、纳米锌或醋酸氯已定中的任意一种或至少两 种的组合。
[0014] 在本发明中，在使用两种或两种以上的药物组合时，应注意药物与药物之间的相 互作用，只要组合的药物不产生对人体不利的作用即可应用。
[0015] 在本发明中，所述载药水凝胶涂层的厚度为100_200nm，例如100nm、110nm、 120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或 200nm。
[0016] 另一方面，本发明提供了如第一方面所述的载药水凝胶涂层的制备方法，所述方 法包括以下步骤：
[0017] (1)以异丙醇铝（A1(C3H70)3)为原料制备氧化铝水凝胶；
[0018] (2)将步骤（1)得到的氧化铝水凝胶与抗感染药物溶液混合均匀，而后将混合溶 液涂覆于基板上，干燥得到所述载药水凝胶涂层。
[0019] 在本发明中，步骤（1)所述以异丙醇铝为原料制备氧化铝水凝胶的方法为：
[0020] 将异丙醇铝加入去离子水中，60-80°C(例如 62 °C、65°C、67°C、69°C、70 °C、73°C、 75 °C、77°C或 79°C)下搅拌 10_30min(例如 12min、15min、18min、20min、23min、25min、 27min或29min)，得到分散液，将分散液超声处理l-3h(例如1.lh、l. 3h、l. 5h、l. 7h、2h、 2. 2h、2. 5h、2. 7h或2. 9h)，冷却至室温，得到所述氧化铝水凝胶。
[0021] 优选地，在氧化铝水凝胶的制备中，相对于lg异丙醇铝，加入的去离子水的体积 Sl0-30mLd^|^ni2mL、15mL、17mL、19mL、20mL、22mL、24mL、26mL、28mLS29mL。
[0022] 在本发明中，异丙醇铝加入到去离子水中会发生分解，生成一水软铝石 (A10(0H))，在该过程中，生成的副产物2-丙醇会逐渐挥发，而后将分散液在超声下处理， 形成一水软铝石水凝胶，冷却之后得到氧化铝（Α1203 ·Η20)水凝胶。所得氧化铝水凝胶中 铝的质量百分比含量为 1-3%，例如 1%、1· 2%、1· 4%、1· 6%、1· 8%、2%、2· 2%、2· 5%、 2. 7%、2· 9%或 3%。
[0023] 在本发明的制备方法中，步骤（2)所述抗感染药物溶液为将抗感染药物溶于缓冲 液或甘油水溶液中得到的药物溶液。
[0024] 优选地，所述缓冲液为pH= 7. 4的Tris-盐酸缓冲液或PBS缓冲液。
[0025] 优选地，所述甘油水溶液中甘油的质量体积浓度为0. 2-5%，例如0. 2%、0. 3%、 0· 5%、0· 7%、1%、1· 5%、2%、2· 5%、3%、3· 5%、3· 8%、4%、4· 3%、4· 5%、4· 8%或 5%。
[0026] 优选地，相对于10mg抗感染药物，所用缓冲液或甘油水溶液的体积为l-3mL，例如 1.lmL、1. 3mL、1. 5mL、1. 7mL、L9mL、2mL、2. 2mL、2. 4mL、2. 6mL、2. 8mL或 2. 9mL〇
[0027] 优选地，步骤（2)中，相对于100yL氧化铝水凝胶，所用抗感染药物溶液的体积 为 30-80μL，例如 30μL、33μL、35μL、38μL、40μL、45μL、50μL、55μL、60μL、65μL、 68μL、70μL、73μL、75μL或 78μL〇
[0028] 优选地，步骤（2)所述基板为载玻片、不锈钢板或理化板中的任意一种。在本发明 中对于所述基板并无特殊限制，除上述列出的几种基板外，还可以使用其他水平度较好的 平板。
[0029] 优选地，步骤（2)所述涂覆是利用迈耶棒反复压涂直至涂覆均匀。一般要反复压 涂三次以上保证溶液涂覆均匀。
[0030] 优选地，步骤（2)所述干燥在真空干燥箱中室温干燥l-3h，例如1.lh、1. 3h、1. 5h、 1. 7h、2h、2. 2h、2. 5h、2. 7h或 2. 9h。
[0031] 作为本发明的优选技术方案，本发明所述载药水凝胶涂层的制备方法具体包括以 下步骤：
[0032] (1)将异丙醇铝加入去离子水中，相对于lg异丙醇铝，加入的去离子水的体积为 10-30mL，60-80°C下搅拌白色沉淀10_30min，得到分散液，将分散液超声处理l-3h，冷却至 室温，得到氧化铝水凝胶；
[0033] (2)将抗感染药物溶于缓冲液或甘油水溶液中得到抗感染药物溶液，相对于10mg 抗感染药物，所用缓冲液或甘油水溶液的体积为l_3mL，将步骤（1)得到的氧化铝水凝胶 与抗感染药物溶液混合均匀，相对于100μL氧化铝水凝胶，所用抗感染药物溶液的体积为 30-80μL，而后将混合溶液涂覆于基板上，真空干燥箱中室温干燥l-3h，得到所述载药水凝 胶涂层。
[0034] 另一方面，本发明提供了一种复合植入体，其特征在于，所述复合植入体由植入材 料和涂覆在植入材料表层的如第一方面所述的载药水凝胶涂层组成。
[0035] 本发明所述植入材料选自骨植入材料、口腔植入材料、关节植入材料或血管植入 材料中的任意一种。
[0036] 在本发明中，可以通过以下方法来将载药水凝胶涂层涂覆在植入材料表层：将植 入材料置于表面皿中，用200μL的载药水凝胶溶液（由氧化铝水凝胶与抗感染药物溶液 混合而得）缓慢均匀滴在植入材料表面，旋转流延，该凝胶能够均匀流延分布在植入材料 表层，真空干燥箱内室温干燥l_3h(例如1.lh、l. 3h、l. 5h、l. 7h、2h、2. 2h、2. 5h、2. 7h或 2. 9h)，从而在植入材料表层形成载药水凝胶涂层，得到本发明所述的复合植入体。
[0037] 本发明的复合植入体可以植入体内，在对损伤部位的修复的同时能够有效阻止迟 发感染，尤其是因为植入材料引起的迟发感染。
[0038] 另一方面，本发明提供了如第一方面所述的载药水凝胶涂层在制备抗感染材料中 的应用。
[0039] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0040] 本发明通过利用氧化铝水凝胶作为涂层基质，承载抗感染药物，得到纳米载药水 凝胶涂层，由于氧化铝水凝胶不降解以及人体吸收慢的特点，可以使得该载药涂层携带的 抗感染药物一直存在于涂层内，可以持续发挥其抗感染效果，当将该涂层应用于植入材料 得到复合植入体，将该植入体植入体内，在在对损伤部位的修复的同时能够有效阻止迟发 感染，尤其是因为植入材料引起的迟发感染。
【具体实施方式】
[0041] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明 了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。