一种多孔载药复合微球支架材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于复合支架材料技术领域，特别涉及一种具有缓释功能的多孔载药复合微球支架材料及其制备方法和在生物医用材料领域中的应用。
【背景技术】
[0002]组织工程技术的出现为组织缺损的问题提供了新的解决方法，通过组织工程技术，组织缺损的再生成为了可能。组织工程中，种子细胞支架的材料选择非常重要。组织工程支架材料不仅影响了细胞的生物学性质和培养效率，并且决定了移植后支架能否与受体很好的结合发挥其修复功能。骨、软骨组织工程支架材料应当具有一下特征:
[0003]1、生物相容性:无毒，无致癌、致畸、致突变作用，不会引起炎症反应和免疫排斥反应。
[0004]2、可降解:基质材料能够最终降解，降解产物对细胞无毒害作用，降解速率应与细胞生长速率相适应，降解时间应能根据组织生长时间相匹配。
[0005]3、良好的力学性能:能够满足植入部位的力学要求，并为新生组织提供一定强度的支撑，且可保持至新生组织生成。
[0006]4、便于加工，可预先制备成一定的形状。
[0007]5、良好的表面活性:材料应当能够提供良好的细胞界面，有利于细胞粘附、增殖；同时应当能激活细胞特异基因表达，维持细胞表型的正常表达。
[0008]6、贯通的孔隙结构:较高的孔隙率和贯通的孔隙结构有利于细胞的生长，细胞营养物质的流通和细胞代谢产物的排除。
[0009]利用可降解聚合物微球紧密堆积得到的微球支架具有降解时间可控、孔相连性好、孔尺寸易调控等优点，同时对微球进行载药可以进一步提高支架材料的应用价值。Borden M等采用热成型的工艺制备了 PLGA微球支架，实验证明PLGA微球支架不仅具有一定的孔隙率和一定的机械强度，使得造骨细胞能够在其结构内生长，而且还具有较好的骨诱导能力。Ana Jaklenec等采用蒸汽挥发粘结的方法将包埋BSA的PLGA微球粘结成微球支架，并研究了支架的生物相容性，结果表明这种多孔微球支架具有药物释放功能，并且有利于细胞的吸附和增殖，并且可以通过各种参数的调整达到改变支架材料外观形态、成分、空间布局及药物释放动力学。
[0010]目前许多学者采用不同的方法制备载药微球支架，如赵亮等(CN102319449A)公开了一种基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物的生长因子梯度释放微球支架及其制备方法；林柳兰等(CN104606718A)公开了一种含载药物微球的复合材料放生骨支架的制备方法；李夏林等(CN103611186A)公开了一种缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法。这些制备方法都无法实现在保持缓释药物功能的前提下保证支架材料的力学强度，同时也存在生物相容性较差等缺点。
【发明内容】
[0011]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有缓释功能的多孔载药复合微球支架材料。该材料表面孔隙孔径均一，对药物具有更好的吸附包埋作用。
[0012]本发明另一目的在于提供一种上述具有缓释功能的多孔载药复合微球支架材料的制备方法。该方法工艺简单，采用S/W/0/W工艺将可降解医用聚合物材料和无机粉体制备成多孔复合微球，再采用微波法得到支架材料。其中无机粉体的加入能改善微球的力学性能及生物活性。
[0013]本发明再一目的在于提供上述具有缓释功能的多孔载药复合微球支架材料在生物医用材料领域中的应用。
[0014]本发明的目的通过下述方案实现:
[0015]—种具有缓释功能的多孔载药复合微球支架材料，由包含以下步骤的方法制备得到:
[0016](I)将可降解医用聚合物溶于有机溶剂中，加入无机粉体超声分散后，再加入造孔剂，乳化，得到乳液；
[0017](2)将步骤⑴的乳液加入到甲基纤维素溶液中，除去溶剂，得到微球；
[0018](3)将步骤(2)的微球浸泡于药物溶液中，取出，干燥，得到多孔载药微球；
[0019](4)将步骤(3)的多孔载药微球加入成型模具中，并加入助剂，微波加热处理，冷却，得到具有缓释功能的多孔载药复合微球支架材料。
[0020]步骤(I)中所述的可降解医用聚合物可为聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)及其共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)等。
[0021]所述的无机粉体可为生物活性玻璃(BG)、β -磷酸三钙(β -TCP)、羟基磷灰石(HA)等。
[0022]所述的有机溶剂为本领域常用有机溶剂即可，可为二氯甲烷(CH2Cl2)、二甲基亚砜(DMSO)、丙酮等。
[0023]所述超声的时间优选为I?lOmin。
[0024]所用可降解医用聚合物、无机粉体和造孔剂的质量比为(20?I):1: (5?0.1)，优选为(10 ?5):1: (2 ?0.1)。
[0025]所述的造孔剂可为本领域常规使用的造孔剂即可，如可为碳酸氢铵、过氧化氢等。
[0026]所述乳化的转速优选为1000?5000r/min，乳化时间为I?lOmin。
[0027]所述乳液中，可降解医用聚合物的浓度优选为20?5wt%。
[0028]步骤(2)中所述的甲基纤维素溶液浓度优选为0.1?lwt%。
[0029]所用乳液和甲基纤维素溶液的体积比优选为1:5?1:0.5。
[0030]所述的除去溶剂可通过搅拌使溶剂挥发，搅拌速度优选为100?500r/min。
[0031]步骤(3)中所述的药物可为多肽类药物、蛋白质类药物、糖类药物及其他高分子药物等。所述药物溶液可为水溶液或有机溶液，根据药物性质选用对应的溶剂即可。
[0032]所述药物溶液的浓度可根据药物种类及实际需要进行调配，优选为5 μ g/mL?lOOmg/mL。
[0033]所述的浸泡的时间优选为I?10h。
[0034]所述浸泡过程优选在真空条件下进行。
[0035]步骤(4)中所述的助剂可为乙醇、去离子水等，加热时间为I?lOmin。
[0036]所用助剂与多孔载药微球的质量比为1:5?1:50。加入助剂是为了在微波加热的时候促进微球之间的粘结，其在微波加热处理过程中完全挥发。
[0037]所述的模具根据实际需要使用的支架材料的形状等进行选取使用即可。
[0038]本发明具有缓释功能的多孔载药复合微球支架材料表面孔隙孔径均一，对药物具有更好的吸附包埋作用，其中无机粉体的加入改善了微球的力学性能及生物活性，可应用于生物医用材料领域中。
[0039]本发明的机理为:
[0040]本发明的制备方法以可降解医用聚合物材料、无机粉体及生物药物等为原料，首先采用S/W/0/W工艺将可降解医用聚合物材料和无机粉体制备成多孔复合微球，制备的微球不仅表面孔隙孔径更加均一，对药物有更好的吸附包埋作用，而且随着无机粉体的加入更能改善微球的力学性能及生物活性。随后采用微波加热工艺得到多孔载药复合微球支架，保证被吸附包埋的药物的活性，并且加热效率更高，同时也简化了支架的制备工艺，保证了支架的孔隙结构和力学性能。
[0041]本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果:
[0042](I)本发明在可降解聚合物复合了无机颗粒，能够改善微球的力学性能和生物活會K。
[0043](2)本发明所采用改进工艺制备出的微球表面孔隙孔径更加均一，对药物有更好的吸附包埋作用。
[0044](3)本发明采用微波加热制备微球支架，既保证了被吸附包埋的药物的活性，提高了加热效率，又简化了支架的制备工艺，保证了支架的孔隙结构和力学性能。
【附图说明】
[0045]图1为本发明所制备的多孔复合微球的电镜图片。
[0046]图2为本发明所制备的多孔复合微球的粒径分布。
[0047]图3为本发明所制备的多孔载药复合微球的药物释放曲线。
[0048]图4为传统热成型工艺与本发明所采用的微波工艺所制备出的多孔载药复合微球支架材料的电镜对比。
[0049]图5为本发明所制备的多孔载药复合微球支架材料的孔隙率。
[0050]图6为本发明所制备的多孔载药复合微球支架材料的应力-应变曲线。
【具体实施方式】
[0051]下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0052]下列实施例中所用的试剂均可购买得到。
[0053]实施例1
[0054](I)将5g PLGA溶解于40mL 012(:12中，加入Ig BG并超声分散2min ;向其中加入Ig的碳酸氢钱，以1000r/min乳化3min后，将得到的乳液倒入50mL 0.3wt%的甲基纤维素溶液中，在300r/min的速度下搅拌，使溶剂完全挥发。随后过滤收集微球，用去离子水把微球冲洗三遍后，冷冻干燥2d，得到干态多孔复合微球；
[0055](2)配置浓度为