一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体及其制备方法和应用

本发明涉及一种纳米药物载体，具体涉及一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、肿瘤、外伤、炎症和先天性畸形等因素造成的骨组织缺损已经成为亟待解决的临床问题。最新研究发现，骨微环境处的电信号能促进缺损处的新生骨形成。外源性供电设备可以直接产生电信号促进骨形成。但外置装置限制了使用者的日常行动，而内置电极的存在增加了骨缺损区域感染的风险。压电效应作为一种能量转换方式，通过机械力的输入可以原位产生电信号，并能实现时间和空间上的精准控制。目前新开发出的压电聚合物支架可以应用于成骨，但仍存在着降解困难和与细胞接触不充分的问题。

2、研究发现，纳米尺度的压电材料硫化锌(zns)纳米片能够与细胞充分接触及内化。可在超声作用下产生电信号直接激活细胞膜电压门控钙离子通道，促进钙离子内流。钙离子作为细胞内重要的第二信使，通过激活相关蛋白间接调控成骨细胞、间充质干细胞的增殖分化，促进骨组织再生。zns在超声作用下，细胞会将其内化，在细胞内被溶酶体吞噬，酸性环境刺激硫化锌纳米片降解，释放zn2+，降解产生的zn2+具有促进骨组织再生的效果；如cn201811176433.7公开的一种同时释放锌离子和锶离子的骨修复支架及其制备方法。

3、缺损处的交感神经会产生过量的去甲肾上腺素作用于骨细胞表面的β受体，限制骨组织再生。普萘洛尔(pro)作为一种临床上广泛使用的β受体阻滞剂，常用于心律失常等疾病的治疗，具有较少的副作用。最新研究发现普萘洛尔可以阻断过量去甲肾上腺素对骨细胞表面β受体的作用，抑制甲肾上腺素对成骨的负效应，从而促进骨再生；如cn202110041580.9公开的普萘洛尔在促进成骨分化和早期种植体骨整合中的应用。

4、但是，现有技术中未见该两者联合运用或共同运用的方法及案例。因此，本申请基于zns纳米片及普萘洛尔设计一种促进缺损骨再生的纳米药物载体。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体及其制备方法和应用，以解决现有技术中缺乏zns纳米片与普萘洛尔联合运用或共同运用的不足，实现了基于压电效应设计一种结合zns纳米片与普萘洛尔共同促进缺损骨再生的纳米药物载体，能够有效实现骨缺损处的组织再生。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、本发明第一方面公开了一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体，所述的纳米药物载体为zns@pp(zns@polydopamine-propranolol)，由zns纳米片通过包裹聚多巴胺(pda)涂层以携带β受体阻滞剂得到。

4、聚多巴胺作为一种生物相容性和黏性较高的材料，能够很好地修饰zns纳米片并将普萘洛尔与纳米片很好地连接，且能够实现超声响应的药物释放。

5、优选地，所述的β受体阻滞剂为盐酸普萘洛尔(pro)。

6、本发明第二方面公开了一种制备如上所述的基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体的方法，包括如下步骤：

7、s1：将聚多巴胺溶解于tris-hcl溶液中，搅拌混合后离心，取上清；

8、s2：将溶解有zns纳米片的溶液加入至步骤s1得到的上清中，随后加入盐酸普萘洛尔，混合并搅拌，离心后对沉淀进行洗涤，得到所述的zns@pp。

9、优选地，步骤s1中，聚多巴胺与tris-hcl溶液的用量比为1.5～10mg：8～10ml，所述的tris-hcl溶液的ph为8.2～8.8；所述的搅拌为在室温下以500～1000rpm进行1～6h；所述的离心的转速为5000～10000rpm。

10、优选地，步骤s2中，溶液、上清与盐酸普萘洛尔的用量比为1～3ml：1～3ml：6～10mg，所述的溶液中溶剂为去离子水，zns纳米片的浓度为3～5mg/ml；所述的搅拌为在室温下以500～1000rpm进行6～24h；所述的离心的转速为5000～10000rpm。

11、优选地，步骤s2中，所述的溶液中的zns纳米片由如下步骤制备得到：

12、s2-1：将锌源与硫源分散于去离子水中，在搅拌下加入乙二胺直至均匀分散，随后通过水热反应得到zns前体；

13、s2-2：将步骤s2-1得到的zns前体溶解于去离子水中，再次进行水热反应，得到zns纳米片。

14、优选地，步骤s2-1中，所述的锌源为醋酸锌二水合物，所述的硫源为硫脲，锌源、硫源、去离子水与乙二胺的用量比为0.5～1g：0.5～0.8g：20～30ml：50～70ml；所述的水热反应的温度为150～180℃，时间为6～18h。

15、优选地，步骤s2-2中，zns前体与去离子水的用量比为0.1～0.3g：50～70ml；所述的水热反应的温度为140～160℃，时间为6～18h。

16、本发明第三方面公开了一种如上所述的基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体在促进缺损骨再生的药物中及制备促进缺损骨再生的药物中的应用。

17、优选地，所述的纳米药物载体采用超声激发。

18、本发明的工作原理为：

19、一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体，采用超声波作为反应的激发方式，利用其较高的组织穿透能力，使纳米药物载体中的zns产生压电效应，产生电信号，促进ca2+内流，进而促进骨组织再生。zns纳米片被细胞内化后进入溶酶体，酸性环境刺激zn2+释放，促进骨的生长。在超声作用下释放普萘洛尔，阻断成骨细胞表面的β受体，使得交感神经产生的过量的去甲肾上腺素无法发挥抑制成骨的作用。该纳米药物载体中的zns通过压电效应所产生的电信号可以促进骨生长，降解产生的zn2+进一步促进骨的生长，同时普萘洛尔缓解了机体对骨生长的抑制，三种作用机制相协同实现很好的骨再生效果。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、1、本发明中使用超声作为反应的激发方式，该方式具有较高的组织穿透能力。

22、2、在超声的作用下该纳米药物载体中的zns纳米片产生压电效应，可产生电信号，促进钙离子内流，促进骨组织再生。

23、3、在超声作用下释放普萘洛尔，阻断成骨细胞表面的β受体，使得交感神经产生的过量的去甲肾上腺素无法发挥抑制成骨的作用。

24、4、zns纳米片被细胞内化后进入溶酶体，酸性环境刺激锌离子释放，促进骨的生长。

25、5、该纳米药物载体中的zns纳米片通过压电效应所产生的电信号可以促进骨生长，降解产生的锌离子进一步促进骨的生长，同时普萘洛尔缓解了机体对骨生长的抑制，二者实现很好的协同效果。

26、6、该纳米药物载体具有良好的生物相容性，表现出了明显的生物安全性。

27、7、该纳米药物的制备简易，反应易控制，重复性高，利于实现大规模生产。

技术特征：

1.一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体，其特征在于，所述的纳米药物载体为zns@pp，由zns纳米片通过包裹聚多巴胺涂层以携带β受体阻滞剂得到。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体，其特征在于，所述的β受体阻滞剂为盐酸普萘洛尔。

3.一种制备如权利要求1或2所述的基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体的制备方法，其特征在于，步骤s1中，聚多巴胺与tris-hcl溶液的用量比为1.5～10mg：8～10ml，所述的tris-hcl溶液的ph为8.2～8.8；所述的搅拌为在室温下以500～1000rpm进行1～6h；所述的离心的转速为5000～10000rpm。

5.根据权利要求3所述的一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体的制备方法，其特征在于，步骤s2中，溶液、上清与盐酸普萘洛尔的用量比为1～3ml：1～3ml：6～10mg，所述的溶液中溶剂为去离子水，zns纳米片的浓度为3～5mg/ml；所述的搅拌为在室温下以500～1000rpm进行6～24h；所述的离心的转速为5000～10000rpm。

6.根据权利要求3所述的一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述的溶液中的zns纳米片由如下步骤制备得到：

7.根据权利要求6所述的一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体的制备方法，其特征在于，步骤s2-1中，所述的锌源为醋酸锌二水合物，所述的硫源为硫脲，锌源、硫源、去离子水与乙二胺的用量比为0.5～1g：0.5～0.8g：20～30ml：50～70ml；所述的水热反应的温度为150～180℃，时间为6～18h。

8.根据权利要求6所述的一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体的制备方法，其特征在于，步骤s2-2中，zns前体与去离子水的用量比为0.1～0.3g：50～70ml；所述的水热反应的温度为140～160℃，时间为6～18h。

9.一种如权利要求1或2所述的基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体在促进缺损骨再生的药物中及制备促进缺损骨再生的药物中的应用。

10.根据权利要求9所述的一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体的应用，其特征在于，所述的纳米药物载体采用超声激发。

技术总结
本发明涉及一种纳米药物载体，具体涉及一种基于压电效应促进缺损骨再生的纳米药物载体及其制备方法和应用，纳米药物载体为ZnS@PP，由ZnS纳米片通过包裹聚多巴胺涂层以携带β受体阻滞剂得到；包括如下步骤：将聚多巴胺溶解于Tris‑HCl溶液中，搅拌混合后离心，取上清；将溶解有ZnS纳米片的溶液加入至上清中，随后加入盐酸普萘洛尔，混合并搅拌，离心后对沉淀进行洗涤，得到ZnS@PP。与现有技术相比，本发明解决现有技术中缺乏ZnS纳米片与普萘洛尔联合运用或共同运用的不足，实现了基于压电效应设计一种结合ZnS纳米片与普萘洛尔共同促进缺损骨再生的纳米药物载体，能够有效实现骨缺损处的组织再生。

技术研发人员：蒋欣泉,李安朔
受保护的技术使用者：上海交通大学医学院附属第九人民医院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21