一种地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架及其制备方法与应用

本发明属于医用材料，具体涉及一种地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架及其制备方法与应用。

背景技术：

1、乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，易转移。骨骼是乳腺癌最常见的转移瘤发生部位，肿瘤细胞的入侵会打破骨环境之间的动态平衡，对患者的生存以及生活质量具有极大的负面影响。目前乳腺癌骨转移瘤的临床治疗主要以手术切除为主，但术后容易残留肿瘤细胞，肿瘤细胞转移导致疾病复发，加重病情；另一方面，在手术后产生的超临界尺寸的骨缺损难以自愈。这使得乳腺癌骨转移瘤术后治疗面临残留的肿瘤细胞和难以自愈的骨缺损两大难题。制备同时具有骨缺损修复和抗肿瘤双重作用的地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架有望解决以上两个难题。

2、近年来光热疗法因其无创、无毒副作用的特点受到了广泛关注。相比于传统的化疗/放疗治疗肿瘤，光热疗法入侵性较小且拥有更好的协同治疗能力。因此，将具有抗肿瘤作用的光热材料与具有促成骨作用的材料、药物分子结合制备出复合支架，有望成为肿瘤抑制以及促进骨缺损修复的有效途径。关于复合支架的研究集中在将骨修复材料与光热剂或化疗药物结合构建的复合支架上，这些研究表明复合支架能在一定程度上达到骨缺损修复和肿瘤治疗的效果。目前的现有技术中，例如，中国专利cn10993926a公开了一种多巴胺改性纳米粉体并嵌入有机物的多孔抗肿瘤骨修复双功能复合支架及其制备方法，制得的多孔抗肿瘤骨修复双功能复合支架不仅具有骨修复功能，并且在近红外光照射下有良好的光热效应，具有良好的抗肿瘤效果。现有专利技术中，中国专利cn113084188a也公开了一种多功能治疗性生物材料及其制备方法，利用金铂双金属纳米颗粒的光热效应制备出了具有光热骨缺损修复、治疗肿瘤和细菌感染的生物材料。

3、但这两种专利技术中的复合支架只对部分与支架接触的残留肿瘤细胞有杀灭效果，对已经发生转移的肿瘤无效。骨缺损修复材料与光热治疗结合仍无法有效抑制肿瘤转移和治疗转移的乳腺癌肿瘤，这仍然是乳腺癌骨转移瘤术后困扰临床的关键瓶颈问题。

4、为解决相关问题，本发明的首要目的在于提供一种地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架的制备方法。

5、本发明的另一目的在于提供一种地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架。

6、本发明的再一目的在于提供上述地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架的应用。

7、为了实现上述发明目的，本发明采用结合了具有光热效应的聚单宁酸-fe(pta)微纳米生物活性玻璃(mnbg)材料作为基相，地骨皮乙素中药小分子(kub)作为添加相，通过冷冻干燥法制备出可植入kub@bg-pta/gel复合支架。在乳腺癌骨转移瘤术后局部植入这种kub@bg-pta/gel复合支架后，1)支架植入肿瘤切除部位后bg-pta可在808nm的激光照射下可产生光热效应，杀死残留的肿瘤细胞，释放出肿瘤相关抗原(taas)，诱导dc细胞的成熟并激活效应性t细胞杀灭其他部位的肿瘤，同时bg也可促进骨缺损修复；2)支架中释放的kub可进一步调控肿瘤免疫抑制微环境，预防肿瘤的复发和转移，同时还能与生物活性玻璃协同作用，促进术后骨缺损的修复。本发明采用以下技术方案：

8、一种地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：

9、(1)用溶胶-凝胶法结合模板法制备生物活性玻璃颗粒；

10、(2)将步骤(1)中制得的生物活性玻璃颗粒分散在水中，依次滴加单宁酸(ta)与fecl3，超声，离心，所得沉淀干燥，得到聚单宁酸-fe(pta)修饰的生物活性玻璃颗粒，简称bg-pta；

11、(3)将步骤(2)中制得的bg-pta溶于水中得到bg-pta水溶液，加入地骨皮乙素(kub)水溶液，加热搅拌均匀，得到混合溶液m；

12、(4)在步骤(3)中制得的混合溶液m中加入明胶溶液，搅拌至溶解，得到混合溶液n；

13、(5)在步骤(4)中制得的混合溶液n中滴加单宁酸，搅拌后转移至模具中定型，陈化，冷冻干燥，得到所述的地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架，简称kub@bg-pta/gel。

14、在上述技术方案中，水凝胶、聚单宁酸和生物活性玻璃具有良好的生物相容性，而且生物活性玻璃和地骨皮乙素构成的骨修复生物材料在体内、外均具有良好的骨修复作用；进一步地，由于聚单宁酸的加入，使得本发明的地骨皮乙素/生物活性玻璃-聚单宁酸-水凝胶支架具有近红外光照射下产生光热效应的性能，从而使支架具有抗肿瘤性。进一步地，复合支架在光热效应杀死的肿瘤细胞产生的肿瘤相关抗原，可诱导dc细胞的成熟并激活效应性t细胞杀灭肿瘤。进一步地，复合支架所负载的中药小分子kub可调控肿瘤免疫抑制微环境，具有促进骨再生和肿瘤免疫方面的双重作用。gel水凝胶和生物活性玻璃的选择是发明人通过大量的创造性试验从众多材料中筛选得到的，发明人发现两者联合使用可以有效的弥补各自的不足。发明人在研究中发现单纯使用生物活性玻璃制备得到的支架脆性大，而单纯使用gel水凝胶制备得到的支架强度不足，而gel水凝胶和生物活性玻璃的联合使用具有协同增效的作用，可有效降低支架的脆性，提高支架强度，从而使得复合光免疫抗肿瘤骨修复支架的性能更优。

15、进一步地，步骤(1)中所述的溶胶-凝胶法结合模板法具体操作如下：称取十二胺(dda)加入混合无水乙醇与去离子水的溶液中，溶解后，溶液中逐滴滴入正硅酸乙脂，搅拌后溶液呈乳白色，随后滴加磷酸三乙脂，搅拌至溶解；缓慢加入四水硝酸钙，充分溶解后继续搅拌，结束搅拌后室温静置；静置后将所得产物高速离心，交替使用无水乙醇和去离子水清洗，离心后去除上清，将沉淀物烘干，得到乳白色粉末，煅烧后研磨，最终得到白色粉末即为生物活性玻璃颗粒，简称mnbg。

16、更进一步地，步骤(1)中所述的溶胶-凝胶法结合模板法具体操作如下：称取4g十二胺加入到100ml混合无水乙醇与去离子水的溶液中，无水乙醇与去离子水的体积比为4：1，40℃溶解后，溶液中逐滴滴入1.6ml正硅酸乙脂，搅拌20min后溶液呈乳白色，随后滴加1.22ml磷酸三乙脂，搅拌至溶解；30min后缓慢加入2.57g四水硝酸钙，充分溶解后继续搅拌3h，结束搅拌后室温静置1天；静置后将所得产物高速离心，交替使用无水乙醇和去离子水清洗3次，离心后去除上清，将沉淀物烘干，得到乳白色粉末，放于650℃的马沸炉中煅烧3h，研磨后最终得到白色粉末即为生物活性玻璃颗粒，简称mnbg。

17、进一步地，步骤(2)中所述的单宁酸为浓度40±20mg/ml的单宁酸水溶液；

18、进一步地，步骤(2)中所述的fecl3为浓度40±20mg/ml的fecl3水溶液。

19、进一步地，步骤(2)中所述的生物活性玻璃颗粒、水、单宁酸、fecl3的配比为0.5～1g：5～20ml：80～160μl：80～160μl；优选为0.8g：10ml：80μl：160μl。

20、进一步地，步骤(2)中所述的超声的温度60±5℃。

21、进一步地，步骤(3)中所述的bg-pta水溶液的浓度为5～10wt％；优选为8wt％。

22、进一步地，步骤(3)中所述的地骨皮乙素水溶液的浓度按地骨皮乙素的终浓度为27±5mg/ml计算。

23、进一步地，步骤(3)中bg-pta水溶液、地骨皮乙素水溶液的配比为5～20ml：80～120μl；优选为10ml：100μl。

24、进一步地，步骤(4)中所述的明胶溶液的为浓度20～30wt％，优选浓度22.5wt％的明胶溶液。

25、进一步地，步骤(4)中所述的明胶溶液添加量为5～20ml；优选为10ml。

26、进一步地，步骤(5)中所述的单宁酸为浓度5～20wt％，优选浓度10wt％的单宁酸水溶液。

27、进一步地，步骤(5)中所述的单宁酸添加量为400～600μl；优选为500μl。

28、进一步地，步骤(5)中所述的陈化的条件为4±1℃陈化24±5h。

29、进一步地，步骤(5)中所述的冷冻干燥的条件为-80℃预冷24±5h后-50℃冷冻干燥24±5h。

30、一种地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架，通过上述制备方法得到。

31、上述地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架在制备肿瘤治疗修复一体化制剂的应用。

32、进一步地，所述的肿瘤治疗修复一体化制剂为集光热化疗，免疫治疗，骨修复为一体的制剂。

33、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

34、(1)本发明制备的地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架的制备方法，加入聚单宁酸过程简单，使复合支架在近红外光照射下具有光热效应。

35、(2)本发明制备的地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架在近红外光照射下可以促进树突状细胞(dc)细胞成熟，增强效应性t细胞的肿瘤杀伤作用。

36、(3)本发明制备的地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架应用于荷瘤小鼠模型，植入后有效募集抗原呈递细胞至肿瘤组织，提高了小鼠细胞毒性t细胞的含量和活性，且使得肿瘤相关巨噬细胞由m2表型极化为m1表型，从而促进全身免疫的进展。

37、(4)本发明制备的地骨皮乙素/生物活性玻璃复合光热水凝胶支架可以打破骨转移瘤“恶性循环”，促进成骨细胞分化，抑制破骨细胞分化，促进骨修复治疗效果。

技术实现思路