CN106267335B - 表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架及其制备方法和应用，包括Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架和形成于所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷表面的具有微纳米结构的聚多巴胺/Ca‑P纳米层。本发明在Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架表面形成的聚多巴胺/Ca‑P纳米层具有微纳米结构，能够促进骨间充质干细胞在支架表面的粘附、增殖及分化，进而促进体内成骨。从而使得本发明制备的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架（或称多巴胺诱导的生物陶瓷支架）兼具骨修复及治疗骨肿瘤的双功能。

Description

表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架及其在骨修复与光热治疗骨肿瘤中的用途，属生物材料领域。
背景技术
目前临床上骨癌的治疗方法是手术和放化疗相结合。但是手术会造成大块的骨缺损，同时有肿瘤细胞残余[1]。放疗和化疗存在抗药性以及毒副作用大等问题。因此，制备一种兼具治疗骨肿瘤和修复骨缺损的生物材料具有很重要的现实意义。光热疗法因其毒副作用小，具有靶向治疗的特点受到越来越多的关注[2-3]。但是大多数光热剂面临不可降解或者潜在毒性等长期安全性问题[4-6]。
参考文献
[1]A.Luetke,P.A.Meyers,I.Lewis,H.Juergens,Osteosarcoma Treatment-Where Do We Stand？a State of the Art Review,Cancer Treat.Rev.2014；40:523-532.
[2]L.Cheng,C.Wang,L.Feng,K.Yang,Z.Liu,Functional Nanomaterials forPhototherapies of Cancer,Chem.Rev.2014；114:10869-10939.
[3]Y.Yang,J.Liu,C.Liang,L.Feng,T.Fu,Z.Dong,et al.,Nanoscale Metal–Organic Particles with Rapid Clearance for Magnetic Resonance Imaging-GuidedPhotothermal Therapy,ACS Nano 2016；10:2774-2781.
[4]A.Nel,T.Xia,L.N.Li,Toxic Potential of Materials at theNanolevel,Science 2006；311:622-627.
[5]D.Bitounis,H.Ali-Boucetta,B.H.Hong,D.-H.Min,K.Kostarelos,Prospectsand Challenges of Graphene in Biomedical Applications,Adv.Mater.2013；25:2258-2268.
[6]Y.-F.Li,C.Chen,Fate and Toxicity of Metallic and Metal-ContainingNanoparticles for Biomedical Applications,Small 2011；7:2965-2980.。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的提供一种兼具治疗骨肿瘤和修复骨缺损的生物材料。
一方面，本发明提供了一种表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架，包括Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架和形成于所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷表面的具有微纳米结构的聚多巴胺/Ca-P纳米层。所述聚多巴胺/Ca-P纳米层尺寸在微纳米级别，表面具有片状网络结构的纳米层，尺寸在50-150nm。所述聚多巴胺/Ca-P纳米层中含有Ca元素,P元素,C元素，Si元素，O元素。
本发明在Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架表明形成具有微纳米结构的聚多巴胺/Ca-P纳米层，其中聚多巴胺具有优良的光热性能(多巴胺已聚合成为聚多巴胺，其光热性能不受影响)。本发明利用多巴胺的光热性能，实现光热抗肿瘤的作用。而在所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架表面形成的聚多巴胺/Ca-P纳米层具有微纳米结构，能够促进骨间充质干细胞在支架表面的粘附、增殖及分化，进而促进体内成骨。从而使得本发明制备的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架(或称多巴胺诱导的生物陶瓷支架)兼具骨修复及治疗骨肿瘤的双功能。
较佳地，所述聚多巴胺/Ca-P纳米层的厚度为500～800nm。在所述聚多巴胺/Ca-P纳米层和基底材料之间还包括过渡层，厚度为3～5μm。
较佳地，所述聚多巴胺/Ca-P纳米层是由多巴胺在Ca7Si2P2O16生物陶瓷表面自组装而成。
较佳地，所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷是三维打印陶瓷支架。
较佳地，所述表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架在功率为0.26～0.50W/cm2的近红外光照射下的光热温度在40～100℃之间。
另一方面，本发明提供了一种表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架的制备方法，，将Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架浸入浓度为2～6mg/L的多巴胺溶液中，控制多巴胺溶液的pH为8.4～8.6，在20～60℃下浸泡1～3天。
本发明将Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架浸入多巴胺的浓度为2～6mg/L的多巴胺溶液(例如多巴胺-Tris-HCl溶液)中，通过调节多巴胺溶液的pH为8.4～8.6、反应温度以及反应时间，利用多巴胺的自聚合反应在Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架表面诱导出一层均匀的微纳米结构的聚多巴胺/CaP纳米层。聚多巴胺/Ca-P纳米层形成的机理是1)生物陶瓷中的Ca,P在溶液中降解，2)多巴胺在陶瓷表面聚合形成聚多巴胺，3)在形成聚多巴胺的同时，Ca,P浓度达到饱和后，聚多巴胺膜中的OH-and NH-提供成核位点，促进Ca-P矿化。
较佳地，Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架通过如下方法制备方法：
将Ca7Si2P2O16生物陶瓷粉体、聚醚F127和海藻酸钠均匀混合，利用计算机辅助设计软件构造生物陶瓷支架陶瓷素坯的结构模型，三维打印所述生物陶瓷支架陶瓷素坯；
将所得生物陶瓷支架陶瓷素坯在1300～1450℃下烧结2～6小时，得到所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架。
又，较佳地，所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷粉体、聚醚F127和海藻酸钠的质量比为1:(0.04～0.06)：(0.4～0.6)。
较佳地，将所得多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架在功率为0.26～0.50W/cm2的近红外光进行照射处理，使得所述多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架的光热温度在40～100℃之间。
再一方面，本发明还提供了一种表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架在制备治疗骨肿瘤与修复骨缺损的材料中的应用。
本发明制备的多巴胺诱导的生物陶瓷支架(DOPA-BC)具有良好的光热性能，无论在干燥状态下，还是浸泡在PBS中，都能实现超低功率下的快速升温。通过改变多巴胺的浓度，激光功率可以对其最终达到的温度进行调控。而纯生物陶瓷(BC)光照后温度几乎不变。在近红外光照射后，DOPA-BC支架上的骨肿瘤死亡率达到～88.2％，乳腺癌细胞死亡率达到～80.4％。在裸鼠皮下肿瘤组织植入DOPA-BC支架后，光照导致的高温，能有效抑制肿瘤生长，且促进肿瘤组织cleaved-PARP基因(细胞凋亡的标记蛋白)的表达，抑制肿瘤组织Bcl-2基因(抑制肿瘤凋亡)的表达。同时多巴胺诱导的生物陶瓷支架生物相容性保持良好，兔子的骨髓基质干细胞在支架表面铺展、粘附良好。多巴胺诱导后，其表面的微纳米结构能显著促进兔子体内成骨，同时验证了短期的光热治疗并不会阻碍长期的骨修复效果。因此，制备的多巴胺诱导的生物陶瓷可修复骨肿瘤切除手术造成的大块骨缺损，同时利用光热疗法，可有效杀死残余骨肿瘤细胞，具有修复与治疗的双功能性。
附图说明
图1中从左到右为实施例2制备的纯生物陶瓷支架(BC)、以及实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架的照片；
图2为实施例2制备的纯生物陶瓷支架(b)和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架(c)的光学显微照片；
图3为实施例2制备的纯生物陶瓷支架表面的SEM图；
图4为实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架表面的SEM图；
图5为不同浓度多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架在空气(a)和PBS(磷酸缓冲盐溶液)(b)中的光热曲线，以及实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架在激光功率0.26-0.50W/cm2的近红外光照射下，调控光热呈阶梯式变化图(c)；
图6为实施例2制备的纯生物陶瓷支架在不光照(a)和光照(c)情况下、以及实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架(DOPA-BC)在不经近红外光照射(b)和近红外光照射(d)情况下的骨肿瘤细胞(Saos2)的Live/Dead染色共聚焦成像图，其中(e)和(f)分别为培养在支架上和爬片(指的是细胞爬片：将玻片浸在细胞培养基内，细胞在玻片上生长)上的骨肿瘤细胞、乳腺癌细胞在上述四种情况下的细胞存活率；
图7为实施例2制备的纯生物陶瓷支架和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架的植入裸鼠皮下肿瘤部位在光照和不光照条件下的裸鼠肿瘤体积随治疗天数的变化；
图8为实施例2制备的纯生物陶瓷支架和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架植入裸鼠皮下肿瘤部位在光照和不光照条件下的荧光强度统计；
图9为实施例2制备的纯生物陶瓷支架和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架植入裸鼠皮下肿瘤部位在光照和不光照条件下的治疗15天后的肿瘤称重统计；
图10为实施例2制备的纯生物陶瓷支架和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架植入裸鼠皮下肿瘤部位在光照和不光照条件下的肿瘤组织中PCNA的定量检测图；
图11为实施例2制备的纯生物陶瓷支架和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架植入裸鼠皮下肿瘤部位在光照和不光照条件下PARP降解产物(cleaved-PARP)的定量检测图；
图12为实施例2制备的纯生物陶瓷支架和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架植入裸鼠皮下肿瘤部位在光照和不光照条件下Bcl-2基因的定量检测图；
图13为兔子骨间充质干细胞在实施例2制备的纯生物陶瓷支架上(a)和实施例2制备的多巴胺诱导的生物陶瓷支架(b)上培养1天后的荧光共聚焦图，以及在兔子股骨大块缺损中植入实施例2制备的纯生物陶瓷支架(c)以及实施例2制备的DOPA-BC支架(d)后，进行短期光照，植入8周后的组织学分析图；
图14为实施例2制备的纯生物陶瓷支架Ca7Si2P2O16(a)和多巴胺诱导的表面具有聚多巴胺/Ca-P纳米层(b)的生物陶瓷支架的EDS能谱；
图15为实施例2制备多巴胺诱导的生物陶瓷支架的断面SEM图(a)及EDS线扫描图(b)。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
本发明采用生物陶瓷(Nagel：Ca7Si2P2O16)为原材料，利用三维打印技术，制备纯生物活性陶瓷支架。高温烧结后，将其浸泡在多巴胺溶液中，在生物支架表面形成了一层自组装的均匀的聚多巴胺/Ca-P纳米层，表面均匀的纳米结构层和纯生物陶瓷支架基底之间还有一个过渡层，如图15中(a)所示。从基底材料到表面纳米层，Si含量逐渐降低，P和Ca含量在过渡层中含量先降低，在表面微纳米层中含量又升高。C的含量在表面纳米层有所增加，如图15中(b)所示。
本发明制备出的功能化支架具有良好的生物活性、成骨性和抗肿瘤性。以下示例性地说明本发明提供的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架的制备方法。
Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架的制备。具体来说，将Ca7Si2P2O16生物陶瓷粉体(Nagel陶瓷粉)：海藻酸钠:F127以质量比为1:(0.04～0.06)：(0.4～0.6)进行混合，利用软件设计程序(主要包括设计支架具体参数，调控支架的形状、尺寸等)，进行三维打印。将打印好的支架素坯在1300-1450℃煅烧2～6小时，得到Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架(Nagel生物陶瓷支架)。
多巴胺-Tris-HCl溶液的制备。将多巴胺溶解在Tris-HCl溶液中，搅拌至全部溶解，配成浓度为2-6mg/mL的多巴胺-Tris-HCl溶液。
将Nagel生物陶瓷支架浸泡在多巴胺-Tris-HCl溶液中，控制多巴胺-Tris-HCl溶液的pH为8.4～8.6，在20～60℃下浸泡1～3天。其中多巴胺-Tris-HCl溶液中的多巴胺浓度为2-6mg/mL，多巴胺浓度过低，不利于表面微纳米结构的生成。通过控制多巴胺溶液的浓度和/或浸泡时间可以控制Nagel生物陶瓷支架表面生成的聚多巴胺的含量和纳米层的结构。
本发明通过光学显微镜和SEM对功能化支架进行表征。表面的微纳米结构，具体表现为片状网络结构的纳米层，尺寸在50-150nm。
对本发明通过对陶瓷支架的体外、体内抗肿瘤效果以及体外细胞相容性和体内成骨活性的评价来确定制备的多巴胺诱导的表面具有微纳米结构的生物陶瓷(多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架)是否能够成为兼具治疗骨肿瘤和修复骨缺损的双功能植入材料。
双功能支架的光热性能
本发明制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架具有良好的光热性能，无论在空气(参见图5中(a))中，还是在PBS(参见图5中(b))中，都能实现超低功率下的快速升温。本发明通过改变多巴胺的浓度和激光功率可以对多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架最终达到的温度进行调控。在0.26-0.50W/cm2的近红外光照射下照射5-20分钟后，本发明制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架的光热温度能有效控制在40～100℃之间。此外，通过改变激光功率，多巴胺诱导的支架温度可以实现阶梯状变化，如图5中(c)。
表面具有纳米结构的生物陶瓷支架体外抗肿瘤
基于多巴胺优良的光热性能，进一步验证了其体外光热抗肿瘤效果。在0.38-0.42W/cm2超低功率的近红外光照射下照射10-20min。支架的光热温度能控制在45～54℃左右，通过Live/Dead染色定性分析，可以看到，培养在DOPA-BC支架上的肿瘤细胞，无论是骨肿瘤细胞还是乳腺癌细胞，在近红外光照射后，肿瘤都大面积呈现红色荧光，说明其死亡(如图6中(d))。而在DOPA-BC、BC支架不光照组、BC支架光照组的细胞都呈现绿色荧光，说明细胞状态良好(如图6中(a)、(b)、(c))。利用MTT对肿瘤细胞存活率定量分析，可以看到，无论直接培养在DOPA-BC支架上(参见图6中(e))，还是直接培养在爬片上后慢慢加入DOPA-BC支架(参见图6中(f))，在近红外光照射后，两种肿瘤细胞都显著死亡，支架上的骨肿瘤死亡率达到～88.2％，乳腺癌细胞死亡率达到～80.4％。说明DOPA-BC支架光照后，对支架上的细胞以及支架周围的细胞都有杀伤作用。
多巴胺诱导的表面具有纳米结构的生物陶瓷支架裸鼠体内抗肿瘤
在裸鼠皮下肿瘤部位(在皮下注射的乳腺癌肿瘤细胞，形成了皮下乳腺癌肿瘤)分别植入BC及DOPA-BC支架，再细分为光照组(纯BC+NIR激光、DOPA-BC+NIR激光)和不光照组(纯BC、DOPA-BC)，具体参见图7-12。植入DOPA-BC支架在功率为0.42-0.50W/cm2的近红外光的光照后，肿瘤部位温度迅速提高到50℃左右。植入DOPA-BC支架光照治疗后，裸鼠肿瘤体积随天数的增加明显减小(参见图7)；光照治疗15天后，DOPA-BC光照治疗组肿瘤荧光强度显著低于其他三组(参见图8)；肿瘤体积和重量也显著低于其他三组(参见图7和图9)。说明DOPA-BC支架光照后，确实能有效抑制肿瘤生长；
肿瘤组织的H&E染色结果显示植入DOPA-BC支架在功率为0.42-0.50W/cm2的近红外光的光照后，肿瘤细胞核大量消失，肿瘤细胞的形态被改变。进一步探索体内光热抗肿瘤的机理，组织学形态分析中发现PCNA基因(在细胞增殖的启动上起重要作用)在植入DOPA-BC支架光照组的表达明显受到抑制(参见图10)。定性的Western blotting和定量检测结果都显示，植入DOPA-BC支架后，光照导致的高温，促进肿瘤组织cleaved-PARP基因(细胞凋亡的标记蛋白)的表达(参见图11)，抑制肿瘤组织Bcl-2基因(抑制肿瘤凋亡)的表达(参见图12)。本实验说明DOPA-BC的光热性能导致的高温，不仅促进了肿瘤组织细胞凋亡的基因的表达，同时抑制肿瘤增殖基因的表达。
多巴胺诱导的表面具有纳米结构的生物陶瓷支架裸鼠体内体外骨修复能力
在BC支架和DOPA-BC支架上培养兔子的骨间充质干细胞5天后，参见图13中(a)和(b)，两种支架上细胞的增殖没有显著差异，两种支架上细胞都粘附的很好，细胞铺展的很好，说明BC，DOPA-BC支架都有良好的生物相容性。在兔子骨缺损中植入BC和DOPA-BC支架后，在功率为0.42-0.50W/cm2的近红外光下进行短时间光照10min，植入DOPA-BC支架组温度达到50℃。植入8周后，在组织形态测量学的分析下，结果显示植入形成的新骨显著比植入纯BC支架组多，参见图13中(c)和(d)。说明多巴胺诱导有显著促进体内成骨，且短期的光热治疗并没有阻碍长期的骨修复效果。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
将纯Nagel粉体3g，与0.165g海藻酸钠，1.65g F127充分混合后充分混合后，利用三维打印技术制备支架素坯；
将打印支架素坯在1350℃煅烧3小时，得到纯Nagel陶瓷；
将纯Nagel支架浸泡在浓度为2mg/mL多巴胺-Tris-HCl溶液中3天，浸泡温度为20℃；
在0.42W/cm2超低功率的近红外光照射下照射10min，测量肿瘤细胞死亡率，然后进行生物活性，成骨性和体内抗肿瘤性的评价，同发明内容中的性能评价。
实施例2
纯Nagel粉体3g，与0.15g海藻酸钠，1.5g F127充分混合后，利用三维打印技术制备支架素坯；
将打印支架素坯在1400℃煅烧3小时，得到纯的Nagel陶瓷；
将纯Nagel支架浸泡在浓度为4mg/mL多巴胺-Tris-HCl溶液中3天，浸泡温度为40℃；
在0.38W/cm2超低功率的近红外光照射下照射10min，测量肿瘤细胞死亡率，然后进行生物活性，成骨性和体内抗肿瘤性的评价，同发明内容中的性能评价。本实施例制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架表面的聚多巴胺/Ca-P纳米层的厚度为618nm。
实施例3
纯Nagel粉体3g，与0.135g海藻酸钠，1.35g F127充分混合后，利用三维打印技术制备支架素坯；
将打印支架素坯在1450℃煅烧3小时，得到纯的Nagel陶瓷；
将纯Nagel支架浸泡在浓度为6mg/mL多巴胺-Tris-HCl溶液中3天，浸泡温度为60℃；
在0.38W/cm2超低功率的近红外光照射下照射15min，测量肿瘤细胞死亡率，然后进行生物活性，成骨性和体内抗肿瘤性的评价，同发明内容中的性能评价。
图1中从左到右为实施例2制备的纯生物陶瓷支架(BC)、以及实施例1-3制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架的照片，从图1中可知随着多巴胺浓度的增加，支架的颜色由浅棕色变为深棕色，说明Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架表面多巴胺的含量增多。
图2为实施例2制备的纯生物陶瓷支架(b)和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架(c)的光学显微照片，从图2中可知三维打印的生物陶瓷支架及多巴胺诱导的生物陶瓷支架具有较均匀的孔道结构。
图3为实施例2制备的纯生物陶瓷支架表面的SEM图，从图3中可知纯生物陶瓷表面是光滑的。
图4为实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架表面的SEM图，从图4中可知聚多巴胺/Ca-P纳米层表具有均匀的微纳米结构。
图5中(a)和(b)分别为实施例1-3制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架在空气和PBS中的光热曲线，可以看出多巴胺诱导的生物陶瓷支架具有良好的光热性能，无论在空气中，还是在PBS中，都能实现快速升温。通过改变多巴胺的浓度、激光功率可以对其最终达到的温度进行调控，在0.26-0.50W/cm2的近红外光照射下，多巴胺诱导后支架的光热温度能有效控制在40-100℃之间。图5中(c)为实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架在激光功率为0.26-0.50W/cm2的近红外光照射下光热温度随时间的变化图，图中光热温度稳定值分别对应的光热温度为40℃、45℃、50℃、55℃。因此可以看出通过改变激光功率，多巴胺诱导的支架温度可以实现阶梯状变化。
图6为实施例2制备的纯生物陶瓷支架在不光照(a)和光照(c)情况下、以及实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架(DOPA-BC)在不经近红外光照射(b)和近红外光照射(d)情况下的骨肿瘤细胞(Saos2)的Live/Dead染色共聚焦成像图，其中(e)和(f)分别为培养在支架上和爬片的骨肿瘤细胞、乳腺癌细胞在上述四种情况下的细胞存活率，可以看出DOPA-BC支架光照后，对支架上的细胞以及支架周围的细胞都有杀伤作用。
图7-9为实施例2制备的纯生物陶瓷支架和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架的植入裸鼠皮下肿瘤部位在光照和不光照条件下的裸鼠肿瘤体积随治疗天数的变化、荧光强度统计、治疗15天后的肿瘤称重统计，可知DOPA-BC支架光照后，确实能有效抑制肿瘤生长。
图10-12为实施例2制备的纯生物陶瓷支架和实施例2制备的多巴胺诱导的Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架植入裸鼠皮下肿瘤部位在光照和不光照条件下的肿瘤组织中PCNA、cleaved-PARP、Bcl-2(f)三种基因的定量检测，可以看出DOPA-BC的光热性能导致的高温，不仅促进了肿瘤组织细胞凋亡的基因的表达，同时抑制肿瘤增殖基因的表达。
图13为兔子骨间充质干细胞在实施例2制备的纯生物陶瓷支架上(a)和实施例2制备的多巴胺诱导的生物陶瓷支架(b)上培养1天后的荧光共聚焦图，以及在兔子股骨大块缺损中植入实施例2制备的纯生物陶瓷支架(c)以及实施例2制备的DOPA-BC支架(d)后，进行短期光照，植入8周后的组织学分析图，可知多巴胺诱导有显著促进体内成骨，且短期的光热治疗并没有阻碍长期的骨修复效果。
图14为实施例2制备的纯生物陶瓷支架Ca7Si2P2O16(a)和多巴胺诱导的表面具有聚多巴胺/Ca-P纳米层(b)的生物陶瓷支架的EDS能谱，从图14中可知多巴胺诱导后，支架表面的Ca,P,C元素含量增加，Si，O元素含量降低。

Claims (8)

1.一种表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架，其特征在于，所述表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架通过如下方法制备得到：将Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架浸入浓度为2～6mg/L的多巴胺溶液中，控制多巴胺溶液的pH为8.4～8.6，在20～60℃下浸泡1～3天，于所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷表面形成具有微纳米结构的聚多巴胺/Ca-P纳米层，得到表面具有片状微纳米结构的生物陶瓷支架；
所述表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架在功率为0.26～0.50W/cm2的近红外光照射下的光热温度在40～100℃之间。
2.根据权利要求1所述的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架，其特征在于，所述聚多巴胺/Ca-P纳米层的厚度为500～800nm。
3.根据权利要求1或2所述的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架，其特征在于，所述聚多巴胺/Ca-P纳米层是由Tris-HCl溶液中的多巴胺在Ca7Si2P2O16生物陶瓷表面自组装而成。
4.根据权利要求1所述的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架，其特征在于，在所述聚多巴胺/Ca-P纳米层和基底材料之间还包括过渡层，厚度为3～5μm。
5.根据权利要求1所述的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架，其特征在于，所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷是三维打印陶瓷支架。
6.根据权利要求1所述的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架，其特征在于，Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架通过如下方法制备方法：
将Ca7Si2P2O16生物陶瓷粉体、聚醚F127和海藻酸钠均匀混合，利用计算机辅助设计软件构造生物陶瓷支架陶瓷素坯的结构模型，三维打印所述生物陶瓷支架陶瓷素坯；
将所得生物陶瓷支架陶瓷素坯在1300～1450℃下烧结2～6小时，得到所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷支架。
7.根据权利要求6所述的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架，其特征在于，所述Ca7Si2P2O16生物陶瓷粉体、聚醚F127和海藻酸钠的质量比为 1:（0.04～0.06）：（0.4～0.6）。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的表面具有微纳米结构的生物陶瓷支架在制备光热治疗骨肿瘤与修复骨缺损的材料中的应用。
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