PLGA/MgO-阿仑膦酸钠水凝胶微球及其制备方法与流程

plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及聚合物微球制备技术领域，尤其涉及一种plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球及其制备方法。


背景技术：

2.在临床实践中，大多数骨科疾病，如骨瘤切除术、翻修手术、高能损伤、发育畸形和骨感染，都会导致显著的骨流失。此外，由于人口老龄化，对骨再生的需求也很大。尽管有各种选择，特别是关键大小的骨缺损治疗，仍然挑战。
3.目前最接近本发明的现有技术是：在体内具有特定浓度的生物活性离子的释放(硅、铜、锶、镁、钙、钴和锌)。镁是骨组织中丰富的微量元素，是生物磷灰石、酶、蛋白质和核酸形成的关键元素，在骨矿化过程和免疫系统中起着至关重要的作用。此外，镁离子通过抑制活化的巨噬细胞诱导的炎症反应来触发间充质干细胞向软骨细胞的分化。镁离子还可以通过下调促炎细胞因子来抑制破骨细胞的生成，调节骨组织微环境，诱导成骨细胞进行骨再生。然而，在局部组织微环境中，高剂量的镁离子会危及成骨分化和骨矿化，导致骨软化相关疾病。专利cn201610303808.6公开了一种plga复合微球材料的制备方法，将plga与氧化镁纳米颗粒制成混合溶液，与聚乙烯醇水溶液分别注入微流控内外通道，同步挤出，得到plga复合微球，但其镁离子释放的可控性不佳。
4.有鉴于此，有必要设计一种改进的plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球及其制备方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球及其制备方法，通过调控局部骨组织微环境中的镁离子释放，进而促使免疫细胞反应诱导产生良好的骨免疫微环境，从而维持成骨与破骨的动态平衡，达到骨再生的最佳效果。
6.为实现上述发明目的，本发明提供了一种plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：
7.s1.采用1-乙基-3(3-二甲氨基丙基)盐酸碳二亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和乙二胺混合溶液对聚乳酸-羟基乙酸共聚物的羧基进行活化处理，得到活化的plga；
8.s2.将阿仑膦酸钠在乙酸水溶液中冻干处理，然后与所述活化的plga一起加入到二甲亚砜和去离子水的混合溶剂中，搅拌预设时间后沉淀析出，并进行冻干处理，得到plga-阿仑膦酸钠偶联物；
9.s3.将所述plga-阿仑膦酸钠偶联物溶于二氯甲烷，并加入氧化镁纳米颗粒，分散均匀后，通过静电纺微流控挤出，收集后冻干60-80h，得到plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球。
10.作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物中乳酸和羟
基乙酸的质量比为(65％：35％)-(80％：20％)；所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的分子量为25000-48000。
11.作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，活化处理前，将所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物在2-吗啉乙磺酸中搅拌2-6h；所述1-乙基-3(3-二甲氨基丙基)盐酸碳二亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和乙二胺的质量比为100：(50-70)：(6-10)。
12.作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述二甲亚砜和去离子水的体积比为(15-22):1。
13.作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述阿仑膦酸钠的冻干处理时间为40-50h，乙酸浓度为6％-10％。
14.作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述沉淀析出采用的溶剂为冷乙醚和去离子水。
15.作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，所述plga-阿仑膦酸钠偶联物与二氯甲烷的质量体积比为7％w/v；所述plga-阿仑膦酸钠偶联物与所述氧化镁纳米颗粒的质量比为1：(0.1-0.3)。
16.作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，所述氧化镁纳米颗粒为3-(三甲氧基亚苯基)甲基丙烯酸丙酯修饰的氧化镁纳米颗。
17.作为本发明的进一步改进，所述plga/mgo-阿仑膦酸钠微球的直径为3.5-6.5μm。
18.一种plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球，采用以上任一项所述的制备方法制备得到。
19.本发明的有益效果是：
20.1.本发明提供的plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球，通过调控局部骨组织微环境中的镁离子释放，进而促使免疫细胞反应诱导产生良好的骨免疫微环境，从而维持成骨与破骨的动态平衡，达到骨再生的最佳效果。plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球能够在局部免疫微环境中通过巨噬细胞极化调节炎症反应，有利于成骨和植入骨-骨整合。解决了细胞外金属离子操纵骨组织微环境中的免疫细胞进行成骨、以及随后的骨形成。
21.2.本发明使用自制的plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球，通过对反应条件的控制，赋予镁离子的可控释放。mg
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控制的组织微环境可以通过增强抗炎(il-10)和促成骨(bmp-2和tgf-β1)细胞因子的产生，有效诱导巨噬细胞从m0表型到m2极化。本发明还能产生良好的骨免疫微环境，促进骨髓间充质干细胞的增殖和成骨分化。本发明经实验证明，能在动物身上产生大量具有相当骨密度和力学性能的骨组织，本发通过可控的镁组织微环境实现了原位免疫调节成骨。
附图说明
22.图1为plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球的表观形貌。
23.图2为plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球诱导巨噬细胞极化表型转变促进成骨细胞活性。
24.图3为plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球加速骨再生进程。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
26.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在具体实施例中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
27.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
28.本发明提供的plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：
29.s1.采用1-乙基-3(3-二甲氨基丙基)盐酸碳二亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和乙二胺混合溶液对聚乳酸-羟基乙酸共聚物的羧基进行活化处理，得到活化的plga；
30.所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物中乳酸和羟基乙酸的质量比为(65％：35％)-(80％：20％)；所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的分子量为25000-48000。
31.活化处理前，将所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物在2-吗啉乙磺酸中搅拌2-6h；所述1-乙基-3(3-二甲氨基丙基)盐酸碳二亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和乙二胺的质量比为100：(50-70)：(6-10)。
32.s2.将阿仑膦酸钠在乙酸水溶液中冻干处理，然后与所述活化的plga一起加入到二甲亚砜和去离子水的混合溶剂中，搅拌预设时间后沉淀析出，并进行冻干处理，得到plga-阿仑膦酸钠偶联物；通过阿仑膦酸钠粉提高plga聚合物的骨亲和性。
33.所述二甲亚砜和去离子水的体积比为(15-22):1。所述阿仑膦酸钠的冻干处理时间为40-50h，乙酸浓度为6％-10％。所述沉淀析出采用的溶剂为冷乙醚和去离子水。
34.s3.将所述plga-阿仑膦酸钠偶联物溶于二氯甲烷，并加入氧化镁纳米颗粒，分散均匀后，通过静电纺微流控挤出，收集后冻干60-80h，得到lga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球。
35.所述plga-阿仑膦酸钠偶联物与二氯甲烷的质量体积比为7％w/v；所述plga-阿仑膦酸钠偶联物与所述氧化镁纳米颗粒的质量比为1：(0.1-0.3)。所述氧化镁纳米颗粒为3-(三甲氧基亚苯基)甲基丙烯酸丙酯修饰的氧化镁纳米颗。
36.所述plga/mgo-阿仑膦酸钠微球的直径为3.5-6.5μm。
37.一种plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球，采用以上任一项所述的制备方法制备得到。
38.实施例1
39.一种plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球，制备方法如下：
40.s1.将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(乳酸和羟基乙酸的质量比为75％：25％，分子量约为35000)在2-吗啉乙磺酸(mes，ph5.5)中溶解4h；然后采用100mg 1-乙基-3(3-二甲氨基丙基)盐酸碳二亚胺、60mg n-羟基琥珀酰亚胺和8mg乙二胺混合溶液对聚乳酸-羟基乙酸共聚物的羧基进行活化处理24h，得到活化的plga；将活化的副产物用孔径为0.22μm的滤网进行过滤；随后，用冷乙醚沉淀析出经nhs活化的plga。
41.s2.将阿仑膦酸钠在8％的乙酸水溶液中冻干处理48h，将5mg冻干的阿仑膦酸钠与所述活化的plga一起加入到19ml二甲亚砜和1ml去离子水的混合溶剂中，搅拌36h后沉淀析出(冷乙醚和水)，并进行冻干处理48h，得到plga-阿仑膦酸钠偶联物。
42.s3.将所述plga-阿仑膦酸钠偶联物溶于二氯甲烷，并加入氧化镁纳米颗粒，分散均匀后，通过静电纺微流控挤出，收集后冻干72h，得到lga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球。plga-阿仑膦酸钠偶联物与二氯甲烷的质量体积比为7％w/v；plga-阿仑膦酸钠偶联物与氧化镁纳米颗粒的质量比为1：0.2。
43.静电纺微流控包括：不锈钢喷嘴的内径和外径：0.55/0.88mm。将混合溶液装入5ml注射器中。随后，将注射器放置在泵上，以精确控制流速，同时将溶液通过硅胶管送入喷嘴。在电场作用下，通过调节电压，在喷嘴尖端形成射流。通过快速溶剂蒸发制备微球，然后收集到铝箔中。在制作过程中，分别在500μl/h、15kv和22cm的条件下进行。
44.采用相同的方法，在11kv的电压下合成了plga和plga/mgo微球，作为对照例。
45.从图1可以看出，plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球尺寸均一。从图2可以看出，plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球能够在局部免疫微环境中通过巨噬细胞极化调节炎症反应，有利于成骨和植入骨-骨整合。mg
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控制的组织微环境可以通过增强抗炎(il-10)和促成骨(bmp-2和tgf-β1)细胞因子的产生，有效诱导巨噬细胞从m0表型到m2极化。本发明还能产生良好的骨免疫微环境，促进骨髓间充质干细胞的增殖和成骨分化。
46.综上所述，本发明提供的plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球及其制备方法，通过调控局部骨组织微环境中的镁离子释放，进而促使免疫细胞反应诱导产生良好的骨免疫微环境，从而维持成骨与破骨的动态平衡，达到骨再生的最佳效果。plga/mgo-阿仑膦酸钠水凝胶微球能够在局部免疫微环境中通过巨噬细胞极化调节炎症反应，有利于成骨和植入骨-骨整合。解决了细胞外金属离子操纵骨组织微环境中的免疫细胞进行成骨、以及随后的骨形成。
47.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。