CN107596455A - 抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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何丹农
祝闪闪
刘训伟
王萍
孙钢
金彩虹
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Abstract

本发明涉及一种抗菌性可降解高分子网状球囊及其制备方法和应用。该方法以聚乳酸‑已内酯共聚物为原料，通过加入纳米ZnO从而实现对材料的改性，采用静电纺丝技术，制备出具有抗菌性的可降解高分子网状球囊。本发明的合成工艺简单，反应条件温和可控，易于操作；制备得到的可降解高分子网状球囊具有良好是抗菌性和力学特性，并且具有骨诱导生物活性、可生物降解等功能，以达到避免骨水泥溃散、提高椎体强度、降低椎体外渗漏率，从而实现骨修复的目的。

Description

抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及一种新型抗菌性球囊及其制备方法和应用，具体涉及，以可降解高分子材料为本体，采用静电纺丝技术，通过加入纳米ZnO从而实现对材料的改性，制备出具有抗菌性的可降解高分子网状球囊，从而实现对骨水泥的体内固定。本发明属于生物医疗器械领域。
背景技术
临床手术中发现，尽管新型无机可注射骨水泥在骨修复方面已取得了较大的成功，但手术中骨水泥溃散与渗漏现象，成为限制其应用与疗效的主要因素。在目前的众多解决方案中，采用球囊来预防手术中骨水泥的溃散和渗漏这一方法取得了不错的动物实验和临床实验效果，因此研发人员开发出一些设备用于在临床上降低骨水泥的溃散。周云等(苏州大学学报:医学版,2005,25(4):595-598)提出将可降解球囊应用于钙盐骨水泥的包裹中。理论上，如果将骨水泥注入到生物可降解和生物相容的球囊中，骨水泥的缺陷可以得到很好的改善，而且在该球囊的降解过程中，骨水泥可以缓慢暴露在周边骨组织中，因而可以保留有骨水泥的促骨生长优势。
背景感染是骨材料植入术后的一个灾难性并发症，对此采取了多种措施，其中抗生素能有效预防感染，但同时却出现了越来越多感染对抗生素耐药，对这些病例，骨植入材料中的抗生素不能起到保护作用。因此，需要考虑新的抗菌剂。氧化锌作为一种活性氧化物类抗菌材料，拥有良好的生物相容性、安全性以及长效性。而纳米ZnO作为一种新型无机功能材料，随着纳米技术的不断成熟，纳米ZnO抗菌剂将由于其热稳定性好、价格低廉、高抗菌性能，将在医疗保健、食品卫生、洗涤剂、化妆品等方面得到广泛的应用。如果纳米ZnO加入球囊中同样具有抗菌性，那么使用纳米ZnO球囊对预防骨材料植入术后感染、提高骨修复感染翻修成功率的临床应用提供初步依据。针对这种情况，我们此前已采用一种嵌段共聚物为原料，通过静电纺丝技术和涂层法制备了生物相容性和弹性均良好的中空球囊，并对两种球囊的各项性能进行了比较，验证了球囊应用于临床的可行性(中国组织工程研究，2014,18（12）:1817-1823)，同时也掌握了运用静电纺丝制备复合支架的关键技术(中国发明专利：一种静电纺丝复合血管支架及其制备方法，公开号：ZL201210270606.8；中国发明专利：一种新的静电纺丝复合支架及其制备方法，公开号：ZL201210269929.5)。本专利在前期工作的基础上，以可降解高分子材料为本体，采用静电纺丝技术，通过加入纳米ZnO从而实现对材料的改性，制备出具有抗菌性的可降解高分子网状球囊，从而实现对骨水泥的体内固定。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法，不但工艺简单，而且反应条件可控。
本发明的再一目的在于提供上述制备方法制得的抗菌性可降解高分子网状球囊产品。
本发明的又一目的在于提供上述制备方法制得的抗菌性可降解高分子网状球囊应用。
为实现这样的目的，在本发明的技术方案中，以聚乳酸-已内酯共聚物为原料，采用静电纺丝技术，通过加入纳米ZnO从而实现对材料的改性，制备出具有抗菌性的可降解高分子网状球囊。
本发明的方法具体为：
一种抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）溶液的配制：
将聚乳酸-已内酯共聚物(DLLA/CL=70/30)聚合物按照6%溶解在二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，密封后置于磁力搅拌器上搅拌2 h；将纳米氧化锌溶解二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，超声使其分散均匀；最后将纳米氧化锌溶液加入到聚合物溶液中，继续搅拌过夜；
（2）静电纺丝制备球囊：
将配置好的溶液置于10 mL玻璃注射器内，注射器针头为4号平针头，针头与高压发生器相连，施加电压为10.0-11.0 kV；溶液流量由微量注射泵控制，流速为30 µm/min，纤维收集到水平位置转速为15 r/min接地的钛合金模具上；模具与针头距离10-15 cm，在室温密闭条件下进行静电纺丝，球囊厚度约0.2 mm，制备好的球囊在真空干燥器中干燥后密封保存。
所述的掺入的纳米ZnO的粒径为10-50nm。
所述的掺入的纳米ZnO在混合溶液中的质量分数为0.1%-5%。
所述的球囊主体原料为聚乳酸-已内酯共聚物(DLLA/CL=70/30)聚合物。
所述的原料聚合物和纳米ZnO的溶剂为二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)。
本发明的合成工艺简单，反应条件温和可控，易于操作。由于制备得到的可降解高分子网状球囊具有良好是抗菌性和力学特性，并且具有骨诱导生物活性、可生物降解等功能，以达到避免骨水泥溃散、提高椎体强度、降低椎体外渗漏率，从而实现骨修复的目的。
本发明提供一种抗菌性可降解高分子网状球囊，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明还提供一种抗菌性可降解高分子网状球囊在骨水泥中的应用。
本发明的优点在于：
（1）以聚乳酸-已内酯共聚物为原料，通过加入纳米ZnO从而实现对材料的改性，采用静电纺丝技术，制备出具有抗菌性的可降解高分子网状球囊。所用原料生物安全性高，部分已是商业化产品。
（2）本发明制备得到的可降解高分子网状球囊具有良好是抗菌性和力学特性，并且具有骨诱导生物活性、可生物降解等功能。
（3）本发明中的制备方法工艺简单，可操作性强，能进一步满足生产和应用。
附图说明
图1为掺杂0.4%纳米ZnO后制备的球囊SEM照片；
图2为掺杂4%纳米ZnO后制备的球囊SEM照片。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。
实施例1
1.溶液的配制：
将聚乳酸-已内酯共聚物(DLLA/CL=70/30)聚合物按照6%溶解在二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，密封后置于磁力搅拌器上搅拌2 h。将纳米氧化锌溶解二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，超声使其分散均匀。最后将纳米氧化锌溶液加入到聚合物溶液中，使其质量百分数为0.4%,继续搅拌过夜。
2．静电纺丝制备球囊：
将配置好的溶液置于10 mL玻璃注射器内，注射器针头为4号平针头，针头与高压发生器相连，施加电压为10.0-11.0 kV。溶液流量由微量注射泵控制，流速为30µm/min，纤维收集到水平位置转速为15 r/min接地的钛合金模具上。模具与针头距离10-15 cm。在室温密闭条件下进行静电纺丝。球囊厚度约0.2 mm，制备好的球囊在真空干燥器中干燥后密封保存。
图1为所制备的球囊的SEM图。由图可见，可降解网状微孔球囊膜纳米纤维粗细一致，纤维直径为(330±55) nm，纤维分布均匀。
实施例2
1.溶液的配制：
将聚乳酸-已内酯共聚物(DLLA/CL=70/30)聚合物按照6%溶解在二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，密封后置于磁力搅拌器上搅拌2 h。将纳米氧化锌溶解二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，超声使其分散均匀。最后将纳米氧化锌溶液加入到聚合物溶液中，使其质量百分数为1%,继续搅拌过夜。
2．静电纺丝制备球囊：
将配置好的溶液置于10 mL玻璃注射器内，注射器针头为4号平针头，针头与高压发生器相连，施加电压为10.0-11.0 kV。溶液流量由微量注射泵控制，流速为30µm/min，纤维收集到水平位置转速为15 r/min接地的钛合金模具上。模具与针头距离10-15 cm。在室温密闭条件下进行静电纺丝。球囊厚度约0.2 mm，制备好的球囊在真空干燥器中干燥后密封保存。
实施例3
1.溶液的配制：
将聚乳酸-已内酯共聚物(DLLA/CL=70/30)聚合物按照6%%溶解在二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，密封后置于磁力搅拌器上搅拌2 h。将纳米氧化锌溶解二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，超声使其分散均匀。最后将纳米氧化锌溶液加入到聚合物溶液中，使其质量百分数为2%,继续搅拌过夜。
2．静电纺丝制备球囊：
将配置好的溶液置于10 mL玻璃注射器内，注射器针头为4号平针头，针头与高压发生器相连，施加电压为10.0-11.0 kV。溶液流量由微量注射泵控制，流速为30µm/min，纤维收集到水平位置转速为15 r/min接地的钛合金模具上。模具与针头距离10-15 cm。在室温密闭条件下进行静电纺丝。球囊厚度约0.2 mm，制备好的球囊在真空干燥器中干燥后密封保存。
实施例4
1.溶液的配制：
将聚乳酸-已内酯共聚物(DLLA/CL=70/30)聚合物按照6%溶解在二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，密封后置于磁力搅拌器上搅拌2 h。将纳米氧化锌溶解二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，超声使其分散均匀。最后将纳米氧化锌溶液加入到聚合物溶液中，使其质量百分数为4%,继续搅拌过夜。
2．静电纺丝制备球囊：
将配置好的溶液置于10 mL玻璃注射器内，注射器针头为4号平针头，针头与高压发生器相连，施加电压为10.0-11.0 kV。溶液流量由微量注射泵控制，流速为30µm/min，纤维收集到水平位置转速为15 r/min接地的钛合金模具上。模具与针头距离10-15 cm。在室温密闭条件下进行静电纺丝。球囊厚度约0.2 mm，制备好的球囊在真空干燥器中干燥后密封保存。
图2为所制备的球囊的SEM图。由图可见，可降解网状微孔球囊膜纳米纤维粗细一致，纤维直径为(330±55) nm，纤维分布均匀，且无纤维断裂现象。

Claims (7)

1.一种抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）溶液的配制：
将聚乳酸-已内酯共聚物(DLLA/CL=70/30)聚合物按照6%溶解在二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，密封后置于磁力搅拌器上搅拌2h；将纳米氧化锌溶解二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)溶剂中，超声使其分散均匀；最后将纳米氧化锌溶液加入到聚合物溶液中，继续搅拌过夜；
（2）静电纺丝制备球囊：
将配置好的溶液置于10 mL玻璃注射器内，注射器针头为4号平针头，针头与高压发生器相连，施加电压为10.0-11.0 kV；溶液流量由微量注射泵控制，流速为30 µm/min，纤维收集到水平位置转速为15 r/min接地的钛合金模具上；模具与针头距离10-15 cm，在室温密闭条件下进行静电纺丝，球囊厚度约0.2 mm，制备好的球囊在真空干燥器中干燥后密封保存。
2.根据权利要求1所述抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法，其特征在于所述的掺入的纳米ZnO的粒径为10-50nm。
3.根据权利要求1所述抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法，其特征在于所述的掺入的纳米ZnO在混合溶液中的质量分数为0.1%-5%。
4.根据权利要求1所述抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法，其特征在于所述的球囊主体原料为聚乳酸-已内酯共聚物(DLLA/CL=70/30)聚合物。
5.根据权利要求1所述抗菌性可降解高分子网状球囊的制备方法，其特征在于所述的原料聚合物和纳米ZnO的溶剂为二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(7∶3)。
6.一种抗菌性可降解高分子网状球囊，其特征在于根据权利要求1-5任一所述方法制备得到。
7.根据权利要求6所述抗菌性可降解高分子网状球囊在骨水泥中的应用。
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