一种基于自修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法与流程

本发明涉及一种基于自修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法。利用层层组装技术，筛选组装基元，调控组装条件构筑层层组装自修复凝胶膜材料。通过冷冻干燥技术，可控制备疏松、多孔结构；通过简单的浸泡负载药物分子；通过材料的自修复过程包封被负载的药物分子，属于生物医用材料技术领域。

背景技术：

层层组装技术有利于对组装材料的结构和组成进行精确有序的调控。层层组装过程的本质是多周期界面组装过程的有机组合，在层层组装的过程中，允许对每一次界面组装过程进行独立的设计与调控，因此可以通过设计将不同种类或性质的构筑基元以特定的组成顺序引入到同一个膜内，从而实现多功能集成和协同效应。由于每一次界面组装都是待组装溶液与已沉积在基底上的物质之间发生交互作用的过程，而交互作用相对较弱，比较容易受到基元溶液的浓度、ph以及外界温度、光、磁场、电场等因素的影响，因此可以通过调控某一特定参数进而调控层层组装材料的整体结构和功能。此外，层层组装技术还比较容易与其它的制备技术有效结合，这些都使得层层组装膜材料非常适合用作功能生物医用材料。

虽然通过层层组装技术制备多层膜材料的步骤可以简化为交替重复的浸泡及冲洗基底材料，整个实验过程非常的简单，徒手可操作，无需特殊的材料及贵重的仪器设备，且可以实现其它技术较难实现的大面积制备均匀的膜材料，但是，由于层层组装膜材料必须基于组装基元之间的相互作用，一般是静电作用，才能够完成组装过程，因此，一些非水溶性药物，特别是中药颗粒，很难负载到层层组装膜材料中，限制了功能层层组装膜材料在生物医学领域的进一步应用。

自修复材料最初是基于内部可逆的共价键相互作用（diels-alder反应、酰腙键、双硫键等）和非共价相互作用（氢键、离子相互作用、金属配位相互作用、疏水作用等）的断裂和重组来改善材料的机械性能和使用寿命，由于这些可逆的驱动力都可以无限次的发生断裂-重组过程，所以，理论上本征型自修复材料可在同一位置反复多次修复，进而有效的改善材料使用寿命的同时减轻材料受损后的潜在危害。本发明拟基于材料“损伤-修复”过程，有效提高于层层组装膜材料的负载性能，拓宽层层组装膜材料在生物医学领用的应用。具体思路为：制备具有自修复性能的层层组装自修复膜材料，通过酸处理和让聚电解质膜材料由致密结构向多层微孔结构转变；基于冷冻干燥技术，固化疏松结构，提高材料的孔隙率（损伤过程）；负载大量的疏水性药物分子并挥发溶剂（负载过程）；将材料置于湿度环境中，松散结构在水的刺激下完成修复过程，包封药物分子（修复过程）。完美的诠释了层层组装自修复膜可以在药物传递方面的优势，为层层组装自修复材料载药指出了一条新道路。

技术实现要素：

本发明首次公开了一种基于自修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法。利用层层组装技术，筛选组装基元，调控组装条件构筑层层组装自修复凝胶膜材料。通过冷冻干燥技术，可控制备疏松、多孔结构；通过简单的浸泡负载药物分子；通过材料的自修复过程包封被负载的药物分子。通过本法能将不同功效的目标物质（药物分子，营养物质等）稳定在层层组装自修复膜材料中，从而制备出具有单一功效或者多功效生物医用材料。

本发明采用以下技术方案：

一种基于修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法，包括：

步骤一，筛选构筑基元，构筑生物相容性好的层层组装自修复膜材料；

步骤二，将层层组装自修复膜材料冷冻干燥，获得疏松、多孔的材料损伤结构；

步骤三，将步骤二中的疏松、多孔损伤结构浸泡到待负载药物溶液中；

步骤四，除去步骤三中的混合物质中待负载药物的溶剂；

步骤五，将步骤四获取的混合物质放置于水溶液中修复结构损伤，包封药物分子即完成一次药物负载。

本发明构筑的基底材料为层层组装自修复膜材料，要具有良好的生物相容性。但是，本发明方案涉及到的负载基底材料不仅局限于层层组装自修复膜材料，还可以扩展到所有生物相容性能好的其它自修复材料。

优选地，所述步骤一中构筑的层层组装自修复膜材料的原料为cs与ha，但是不仅局限于cs与ha，层层组装自修复膜材料亦可以扩展到其它的反离子聚电解质体系。

进一步地，所述步骤二中层层组装自修复膜材料冷冻干燥前要经过前期处理，具体前处理方法为：将膜材料浸泡于ph为3以下的溶液中2h以上。

进一步地，所述待负载药物为水溶性药物分子、非水溶剂的药物、纳米颗粒、大分子或蛋白质。

进一步地，所述基于修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法，可通过调控待负载药物的浓度或重复循环步骤三、步骤四过程，从而负载预定含量的负载药物。

进一步地，所述基于修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法，可通过重复循环步骤二、步骤三、步骤四的过程，从而负载多种不同的负载药物。

进一步地，所述基于修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法，所述步骤五中还可以将步骤四获取的混合物质放置于不影响药物性质的其它引发剂中，从而实现药物分子的有效包封。

本发明具有以下优点：

1.构筑基元具有良好的生物相容性，是非常理想的药物分子载体材料。

2.基于层层组装自修复载体材料结构的“损伤-负载-修复”过程负载药物，简单、高效。

3.载体材料具有卓越的自修复性能，即使受损也能够迅速修复，延长材料的使用寿命。

4.应用范围广：构筑的层层组装自修复膜材料不仅能够高效负载水溶性药物，其它非水溶剂的药物、纳米颗粒、大分子、蛋白质等物质都可以基于此方法进行高效负载，拓展功能材料在生物医学领域的应用范围。此外；还可以重复材料的“损伤-修复”负载过程，从而将多种物质负载到层层组装自修复膜基底材料中，从而制备多功能的生物医用材料，如多功能集成的敷料材料，面膜材料等，具有潜在的市场价值。

附图说明

图1层层组装自修复膜材料负载银纳米粒子后的抗菌效果图。

图2层层组装自修复膜材料的“损伤-负载-修复”过程的结构变化图。

具体实施方式：

以下结合具体实施例进一步阐述本发明，而非限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例的一种基于自修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法，具体方法如下：

步骤一，筛选构筑基元，构筑生物相容性好的层层组装自修复膜材料；

步骤二，将层层组装自修复膜材料冷冻干燥，获得疏松、多孔的材料损伤结构；其中膜材料在冷冻干燥前需经酸处理，具体为：将膜材料浸泡于ph为3以下的溶液中2h以上；

步骤三，将步骤二中的疏松、多孔损伤结构浸泡到待负载药物溶液中；

步骤四，除去步骤三中的混合物质中药物的溶剂。

步骤五，将步骤四获取的混合物质放置于水溶液中修复结构损伤，包封药物分子。

实施例2

本实施例的一种基于自修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法如下：

步骤一，构筑生物相容性好的层层组装自修复膜材料；

步骤二，将层层组装自修复膜材料冷冻干燥，获得疏松、多孔的材料损伤结构；其中膜材料在冷冻干燥前需经酸处理，具体为：将膜材料浸泡于ph为3以下的溶液中2h以上；

步骤三，将步骤二中的疏松、多孔损伤结构浸泡到待负载药物溶液中；

步骤四，除去步骤三中的混合物质中药物的溶剂。

步骤五，再次冷冻干燥，重复步骤三和步骤四，负载其它物质。

步骤六，将步骤五获取的混合物质放置于水溶液中修复结构损伤，包封负载物质。

实施例3

本实施例的一种基于自修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法如下：

步骤一，制备功能纳米微胶囊缓、控释材料（如罗红霉素@bpei/paa）作为待负载物质备用；

步骤二，构筑生物相容性好的层层组装自修复膜材料；

步骤三，将层层组装自修复膜材料冷冻干燥，获得疏松、多孔的材料损伤结构；其中膜材料在冷冻干燥前需经酸处理，具体为：将膜材料浸泡于ph为3以下的溶液中2h以上；

步骤四，将步骤三中的疏松、多孔的材料损伤结构浸到纳米微胶囊缓、控释材料溶液中；

步骤五，除去步骤四中的混合物质中胶囊溶液的溶剂；

步骤六，将步骤五获取的混合物质放置于水溶液中修复结构损伤，包封载药微胶囊，从而得到控制释放性能良好的自修复膜材料。

实施例4

本实施例的一种基于自修复材料结构的“损伤-修复”过程负载药物的新方法如下：

步骤一，筛选其它生物相容性较好的自修复膜材料（如壳聚糖/海藻酸钠自修复水凝胶，聚环氧乙烷/海藻酸钠自修复水凝胶等等）。

步骤二，将层层组装自修复膜材料冷冻干燥，获得疏松、多孔的材料损伤结构；其中膜材料在冷冻干燥前需经酸处理，具体为：将膜材料浸泡于ph为3以下的溶液中2h以上；

步骤三，将步骤二中的疏松、多孔损伤结构浸泡到待负载药物溶液中；

步骤四，除去步骤三中的混合物质中药物的溶剂。

步骤五，将步骤四获取的混合物质放置于引发剂中修复结构损伤，包封药物分子。