CN114504676A - 一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法 - Google Patents

一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114504676A
CN114504676A CN202210298350.5A CN202210298350A CN114504676A CN 114504676 A CN114504676 A CN 114504676A CN 202210298350 A CN202210298350 A CN 202210298350A CN 114504676 A CN114504676 A CN 114504676A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
solution
magnesium alloy
drug
healing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210298350.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114504676B (zh
Inventor
储成林
赵延斌
龙子螣
吴思琦
陈曦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202210298350.5A priority Critical patent/CN114504676B/zh
Publication of CN114504676A publication Critical patent/CN114504676A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114504676B publication Critical patent/CN114504676B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/04—Metals or alloys
    • A61L27/047—Other specific metals or alloys not covered by A61L27/042 - A61L27/045 or A61L27/06
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/34—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/20—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials
    • A61L2300/216—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials with other specific functional groups, e.g. aldehydes, ketones, phenols, quaternary phosphonium groups
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
    • A61L2300/62—Encapsulated active agents, e.g. emulsified droplets
    • A61L2300/624—Nanocapsules
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/18—Modification of implant surfaces in order to improve biocompatibility, cell growth, fixation of biomolecules, e.g. plasma treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
    • A61L2420/02—Methods for coating medical devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
    • A61L2420/04—Coatings containing a composite material such as inorganic/organic, i.e. material comprising different phases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
    • A61L2420/08—Coatings comprising two or more layers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法。该材料是在镁合金表面层层组装透明质酸和聚乙烯亚胺本征自愈合高分子涂层，涂层复合的刺激‑响应性载药纳米胶囊是由介孔二氧化硅纳米颗粒作为载体纳米平台，可包埋小分子腐蚀抑制剂丹皮酚，最外层涂覆聚多巴胺高分子。该骨科植入材料同时具有良好的自愈合、腐蚀保护以及药物控释等功能。镁合金植入材料表面涂层均匀、致密、结合力强。载药纳米胶囊载药量高，可调控药物释放动力学。

Description

一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的 制备方法
技术领域
本发明属于医用材料及制备方法，特别一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法。
背景技术
目前，广泛应用于临床医学的金属基生物可植入材料，以钛合金、钴铬合金和不锈钢为主。这些材料弹性模量普遍较高，存在应力遮挡效应，并且在体内不可降解，增加二次手术的风险。镁及其合金作为新一代生物可植入材料，具有良好的力学性能、可加工性、可降解性和生物相容性，可避免二次手术。因此，可降解镁合金可用作骨植入材料。
镁合金化学性质活泼，在植入初期，腐蚀降解速率过快将导致镁合金在周围骨组织生长愈合前的支撑作用加速退化，影响植入材料的机械完整性。表面改性涂层技术是在不改变镁合金成分和结构的前提下改善基体耐腐蚀性的有效策略，是生物医用金属材料的研究前沿和热点。高分子涂层作为一种绿色环保的表面修饰膜，可与镁合金活性表面形成界面粘合，提供有效的屏障保护效果，提高镁合金的耐腐蚀性。该涂层技术仅需要简单适中的制备条件，就可在镁基体表面构建可调控涂层厚度的无缺陷表面。同时，大部分高分子涂层具有生物相容性和可降解性，与可降解镁合金的性质相兼容、相适配。在实际服役过程中，高分子耐蚀涂层一旦受到刮擦、挤压等物理损伤，所产生的微裂纹会暴露底层镁合金基体，导致涂层保护作用丧失，从而加速镁合金腐蚀降解。同时，很难通过技术手段即时检测涂层表面的微/纳米裂痕的变化，镁合金表面涂层原始的结构和性能难以完全自主恢复。因此，在镁合金表面制备高分子自愈合涂层，进一步增强镁合金的耐腐蚀性，对可降解镁合金的实际应用具有推动作用。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种具有耐腐蚀、自愈合和可控药物释放等功能的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法。
技术方案：本发明所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，包括如下步骤：
1)选取医用镁合金，挤压成型制成镁合金板材或棒材，加工成特定的形状和结构；
2)镁基体预处理：将镁合金材料表面以超细砂纸打磨至表面无肉眼可见划痕，水洗并烘干。然后，浸渍于1～5mol/L浓度的氢氧化钠溶液中，进行碱化预处理。清洗表面的溶液和杂质，烘干备用；
(3)制备涂层材料A溶液：将50～300mg介孔二氧化硅纳米颗粒溶于10～80mmol/L丹皮酚溶液中搅拌使药物直接负载，得到载药纳米颗粒；称取25～200mg载药纳米颗粒，将其分散于含2.5～10mmol/L多巴胺盐酸盐的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，在载药纳米颗粒最外层涂敷聚多巴胺，得到可控制药物释放速率和释放量的pH响应载药纳米胶囊，所释放的丹皮酚可与镁离子螯合形成致密涂层；将0.1～0.5g的载药纳米胶囊、0.2～2g透明质酸、0.5～1.5g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐和0.08～2.5g的N-羟基琥珀酰亚胺分别溶于水中，搅拌，即得A溶液；
(4)层层组装复合涂层：配制5～25g/L聚乙烯亚胺作为B溶液，取0.1～4.5mL的B溶液旋涂或喷涂于镁表面，制备前驱体涂层；利用层层组装技术，在镁合金表面首先旋涂或喷涂A溶液涂层，然后再旋涂或喷涂B溶液涂层；按上述顺序，以A和B溶液旋涂或喷涂完毕为一个层层组装循环，循环次数记为n，n＝5，10，15，20；得到的双重自愈合和药物控释复合涂层可实现骨科植入镁合金材料在服役过程中物理损伤的快速修复和镁合金可控降解。所述步骤(3)介孔二氧化硅纳米颗粒的制备过程如下：称取2.5～10g聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲嵌段共聚物和0.5～4.5g十六烷基三甲基溴化胺，于醇水溶液中溶解，添加22.5～85mL氨水溶液，搅拌，注入1.5～8.5mL的正硅酸四乙酯，搅拌，得到白色沉淀物，最后，以0.5～1.8℃的升温速度升温至300～800℃，保温，随炉冷却，即制得介孔二氧化硅纳米颗粒，作为小分子药物载体纳米平台。
所述步骤(3)中制备配制多巴胺盐酸盐溶液需做避光处理。
本发明所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料，在镁合金表面层层组装透明质酸和聚乙烯亚胺本征自愈合高分子涂层，涂层复合的刺激-响应性载药纳米胶囊是由介孔二氧化硅纳米颗粒作为载体纳米平台，可包埋小分子腐蚀抑制剂丹皮酚，最外层涂覆聚多巴胺高分子。
在pH变化条件下，可实现抑制剂药物的可控释放。在涂层的缺陷部位，所释放的丹皮酚可与镁离子螯合形成致密的复合薄膜，修复裂痕阻止腐蚀物质的入侵。同时，透明质酸与聚乙烯亚胺高分子快速扩散和迁移至缺陷区域，并形成动态可逆氢键，可实现缺陷涂层的室温快速自愈合效果。该材料可应用于各种骨缺损的修复和固定，应用前景广阔。
进一步地，涂层的厚度为150～1000nm；介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径为90～180nm，孔径为0.9～2.0nm，比表面积为100～1300m2/g，载药量30～40％。
所述A溶液的制备方法如下：
1)合成介孔二氧化硅纳米颗粒：称取2.5～10g聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲嵌段共聚物和0.5～4.5g十六烷基三甲基溴化胺，于醇水溶液(88～216mL无水乙醇和225～445mL超纯水)中溶解，磁力搅拌，添加22.5～85mL氨水溶液，搅拌1～3h。然后快速注入1.5～8.5mL的正硅酸四乙酯，搅拌10～24h；静置，离心、过滤、清洗、真空干燥，得到白色沉淀物。最后，以0.5～1.8℃的升温速度升温至300～800℃，保温3.5～8.5h，随炉冷却，即制得介孔二氧化硅纳米颗粒；
2)药物负载：将50～300mg介孔二氧化硅纳米颗粒溶于10～80mmol/L的丹皮酚溶液中，溶剂为无水乙醇，搅拌，使抑制剂充分填充介孔二氧化硅纳米颗粒的介孔孔道结构，经离心过滤、冲洗、真空干燥，即可完成药物负载，得到a纳米颗粒；
3)制备pH响应载药纳米胶囊：称取25～200mg的a纳米颗粒，将其分散于含2.5～10mmol/L多巴胺盐酸盐的的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，搅拌。经离心过滤、清洗、干燥，得到pH响应载药纳米胶囊；
4)配制A溶液：将0.1～0.5g的pH响应载药纳米胶囊、0.2～2g透明质酸、0.5～1.5g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐和0.08～2.5g的N-羟基琥珀酰亚胺分别溶于水中，搅拌，即得A溶液。
进一步地，所述B溶液为5～25g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液。
进一步地，所述镁合金表面分别采用500目、1000目、1500目、2000目和3000目的碳化硅砂纸进行打磨。
进一步地，所述聚乙烯亚胺的pH值为9～12。
进一步地，所述碱化处理的温度为40～70℃，时间为10～60min。
进一步地，所述步骤2)中以90～150℃温度烘干，时间为1～5h。
进一步地，所述步骤3)中pH为7～9.5。
有益效果：
1、该骨科植入材料同时具有良好的自愈合、腐蚀保护以及药物控释等功能。利用层层组装技术在生物医用镁合金表面构建具有本征自愈合和耐腐蚀的高分子涂层，该涂层复合的载药纳米胶囊是将能抑制镁合金腐蚀的腐蚀抑制剂通过负载于介孔二氧化硅纳米颗粒的枝化三位网络通道的结构中形成，表面涂覆刺激-响应性聚多巴胺高分子材料，使该镁合金骨科植入材料在不同的pH值影响下可调控丹皮酚抑制剂的释放动力学，保证植入材料物理损伤的快速修复。
2、镁合金植入材料表面涂层均匀、致密、结合力强。透明质酸和聚乙烯亚胺菌具有良好的生物相容性和可降解性，透明质酸在三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液去质子化，荷负电性；聚乙烯亚胺在碱性环境下发生质子化，荷正电性。该复合涂层通过正负电荷相互吸引作用，紧密结合在镁合金表面，具有良好的界面结合力和致密均匀的表面形貌。
3、载药纳米胶囊载药量高，可调控药物释放动力学。该复合涂层复合的刺激-响应性载药纳米胶囊由介孔二氧化硅纳米颗粒作为纳米载体，包埋小分子腐蚀抑制剂丹皮酚，最外层涂敷一层具有pH响应的聚多巴胺高分子膜。介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径为90～180nm，孔径为0.9～2.0nm，比表面积为100～1300m2/g，载药量30～40％。使用过程中，该骨科植入材料能随pH值变化可控释放能快速修复物理损伤的小分子药物丹皮酚，进而增强镁合金的耐腐蚀性。
附图说明
图1为实施例1所得的最外层为A溶液涂层和最外层为B溶液涂层的镁合金表面形貌的扫描电镜照片(放大倍数为20万倍)；
图2为实施例1所得的纳米胶囊随pH变化的药物释放曲线；
图3为实施例1所得的镁合金表面复合涂层与不含涂层的镁合金的动电位极化曲线图；
图4为实施例1所得的镁合金表面复合涂层的自愈合实验照片，图(a)、(b)和(c)分别为样品在水中浸泡0、3和6小时的光学照片。
具体实施方式
实施例1
能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料具体的的制备方法包括如下步骤：
1)选取医用镁合金，挤压成型制成镁合金板材，加工成特定的形状和结构；
2)镁基体预处理：将镁合金材料表面以超细砂纸打磨至表面无肉眼可见划痕，水洗并烘干。然后，浸渍于5mol/L浓度的氢氧化钠溶液中，进行碱化预处理。清洗表面的溶液和杂质，烘干备用；
3)制备前驱体涂层：配制10g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液。将预处理的镁基体置于匀胶机的样品托上，开启真空泵和匀胶机。取0.5mL溶液喷涂于镁合金表面，以4000rpm旋转速度进行旋涂，再滴加去离子水清洗，表面自然干燥；
4)层层组装复合涂层：将前驱体涂层处理的镁合金先旋涂A溶液的涂层，水洗并干燥，然后再旋涂B溶液的涂层，水洗并干燥；按上述旋涂顺序，以A和B溶液旋涂完毕为一个层层组装循环，循环次数记为n，n＝5，10，15，20；组装完毕后进行干燥即可。
所述A溶液的配制具体包括以下步骤：
1)合成介孔二氧化硅纳米颗粒：称取5.5g聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲嵌段共聚物和2.5g十六烷基三甲基溴化胺，于醇水溶液(96mL无水乙醇和218mL超纯水)中溶解，磁力搅拌，添加66.8mL氨水溶液，搅拌2h。然后快速注入6.6mL的正硅酸四乙酯，搅拌12h；静置，离心、过滤、清洗、真空干燥，得到白色沉淀物。最后，以1℃的升温速度升温至540℃，保温5h，随炉冷却，即制得介孔二氧化硅纳米颗粒；
2)药物负载：将200mg介孔二氧化硅纳米颗粒溶于40mmol/L的丹皮酚溶液中，溶剂为无水乙醇，搅拌，使抑制剂充分填充介孔二氧化硅纳米颗粒的介孔孔道结构，经离心过滤、冲洗、真空干燥，即可完成药物负载，得到a纳米颗粒；
3)制备pH响应载药纳米胶囊：称取100mg的a纳米颗粒，将其分散于含10mmol/L多巴胺盐酸盐的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，搅拌。经离心过滤、清洗、干燥，得到pH响应载药纳米胶囊；
4)配制A溶液：将0.2g的pH响应载药纳米胶囊、1g透明质酸、0.9g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐和1.5g的N-羟基琥珀酰亚胺分别溶于水中，搅拌，即得A溶液。
所述B溶液为10g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液，pH为9.1。
实施例2
能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料具体的的制备方法包括如下步骤：
1)选取医用镁合金，挤压成型制成镁合金板材，加工成特定的形状和结构；
2)镁基体预处理：将镁合金材料表面以超细砂纸打磨至表面无肉眼可见划痕，水洗并烘干。然后，浸渍于2mol/L浓度的氢氧化钠溶液中，进行碱化预处理。清洗表面的溶液和杂质，烘干备用；
3)制备前驱体涂层：配制25g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液。将预处理的镁基体置于匀胶机的样品托上，开启真空泵和匀胶机。取1.5mL溶液喷涂于镁合金表面，以3000rpm旋转速度进行旋涂，再滴加去离子水清洗，表面自然干燥；
4)层层组装复合涂层：将前驱体涂层处理的镁合金先旋涂A溶液的涂层，水洗并干燥，然后再旋涂B溶液的涂层，水洗并干燥；按上述旋涂顺序，以A和B溶液旋涂完毕为一个层层组装循环，循环次数记为n，n＝5，10，15，20；组装完毕后进行干燥即可。
所述A溶液的配制具体包括以下步骤：
1)合成介孔二氧化硅纳米颗粒：称取3g聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲嵌段共聚物和3.5g十六烷基三甲基溴化胺，于醇水溶液(195mL无水乙醇和276mL超纯水)中溶解，磁力搅拌，添加50.4mL氨水溶液，搅拌1～3h。然后快速注入2.2mL的正硅酸四乙酯，搅拌10h；静置，离心、过滤、清洗、真空干燥，得到白色沉淀物。最后，以0.8℃的升温速度升温至500℃，保温4h，随炉冷却，即制得介孔二氧化硅纳米颗粒；
2)药物负载：将150mg介孔二氧化硅纳米颗粒溶于20mmol/L的丹皮酚溶液中，溶剂为无水乙醇，搅拌，使抑制剂充分填充介孔二氧化硅纳米颗粒的介孔孔道结构，经离心过滤、冲洗、真空干燥，即可完成药物负载，得到a纳米颗粒；
3)制备pH响应载药纳米胶囊：称取180mg的a纳米颗粒，将其分散于含6.5mmol/L多巴胺盐酸盐的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，搅拌。经离心过滤、清洗、干燥，得到pH响应载药纳米胶囊；
4)配制A溶液：将0.1g的pH响应载药纳米胶囊、1.2g透明质酸、0.7g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐和0.55g的N-羟基琥珀酰亚胺分别溶于水中，搅拌，即得A溶液。
所述B溶液为5g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液，pH为10.5。
实施例3
能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料具体的的制备方法包括如下步骤：
1)选取医用镁合金，挤压成型制成镁合金板材，加工成特定的形状和结构；
2)镁基体预处理：将镁合金材料表面以超细砂纸打磨至表面无肉眼可见划痕，水洗并烘干。然后，浸渍于4mol/L浓度的氢氧化钠溶液中，进行碱化预处理。清洗表面的溶液和杂质，烘干备用；
3)制备前驱体涂层：配制5g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液。将预处理的镁基体置于匀胶机的样品托上，开启真空泵和匀胶机。取2mL溶液喷涂于镁合金表面，以2500rpm旋转速度进行旋涂，再滴加去离子水清洗，表面自然干燥；
4)层层组装复合涂层：将前驱体涂层处理的镁合金先旋涂A溶液的涂层，水洗并干燥，然后再旋涂B溶液的涂层，水洗并干燥；按上述旋涂顺序，以A和B溶液旋涂完毕为一个层层组装循环，循环次数记为n，n＝5，10，15，20；组装完毕后进行干燥即可。
所述A溶液的配制具体包括以下步骤：
1)合成介孔二氧化硅纳米颗粒：称取3.5g聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲嵌段共聚物和4.2g十六烷基三甲基溴化胺，于醇水溶液(155mL无水乙醇和318mL超纯水)中溶解，磁力搅拌，添加78.4mL氨水溶液，搅拌1～3h。然后快速注入2.8mL的正硅酸四乙酯，搅拌18h；静置，离心、过滤、清洗、真空干燥，得到白色沉淀物。最后，以1.2℃的升温速度升温至600℃，保温6h，随炉冷却，即制得介孔二氧化硅纳米颗粒；
2)药物负载：将260mg介孔二氧化硅纳米颗粒溶于65mmol/L的丹皮酚溶液中，溶剂为无水乙醇，搅拌，使抑制剂充分填充介孔二氧化硅纳米颗粒的介孔孔道结构，经离心过滤、冲洗、真空干燥，即可完成药物负载，得到a纳米颗粒；
3)制备pH响应载药纳米胶囊：称取150mg的a纳米颗粒，将其分散于含7.5mmol/L多巴胺盐酸盐的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，搅拌。经离心过滤、清洗、干燥，得到pH响应载药纳米胶囊；
4)配制A溶液：将0.3g的pH响应载药纳米胶囊、1.4g透明质酸、1.1g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐和2.4g的N-羟基琥珀酰亚胺分别溶于水中，搅拌，即得A溶液。
所述B溶液为12g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液，pH为10.8。
实施例4
能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料具体的的制备方法包括如下步骤：
1)选取医用镁合金，挤压成型制成镁合金板材，加工成特定的形状和结构；
2)镁基体预处理：将镁合金材料表面以超细砂纸打磨至表面无肉眼可见划痕，水洗并烘干。然后，浸渍于1mol/L浓度的氢氧化钠溶液中，进行碱化预处理。清洗表面的溶液和杂质，烘干备用；
3)制备前驱体涂层：配制20g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液。将预处理的镁基体置于匀胶机的样品托上，开启真空泵和匀胶机。取4mL溶液喷涂于镁合金表面，以800rpm旋转速度进行旋涂，再滴加去离子水清洗，表面自然干燥；
4)层层组装复合涂层：将前驱体涂层处理的镁合金先旋涂A溶液的涂层，水洗并干燥，然后再旋涂B溶液的涂层，水洗并干燥；按上述旋涂顺序，以A和B溶液旋涂完毕为一个层层组装循环，循环次数记为n，n＝5，10，15，20；组装完毕后进行干燥即可。
所述A溶液的配制具体包括以下步骤：
1)合成介孔二氧化硅纳米颗粒：称取8g聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲嵌段共聚物和4.5g十六烷基三甲基溴化胺，于醇水溶液(105mL无水乙醇和388mL超纯水)中溶解，磁力搅拌，添加33.6mL氨水溶液，搅拌1～3h。然后快速注入4.7mL的正硅酸四乙酯，搅拌14h；静置，离心、过滤、清洗、真空干燥，得到白色沉淀物。最后，以1℃的升温速度升温至620℃，保温4.5h，随炉冷却，即制得介孔二氧化硅纳米颗粒；
2)药物负载：将180mg介孔二氧化硅纳米颗粒溶于60mmol/L的丹皮酚溶液中，溶剂为无水乙醇，搅拌，使抑制剂充分填充介孔二氧化硅纳米颗粒的介孔孔道结构，经离心过滤、冲洗、真空干燥，即可完成药物负载，得到a纳米颗粒；
3)制备pH响应载药纳米胶囊：称取40mg的a纳米颗粒，将其分散于含4.5mmol/L多巴胺盐酸盐的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，搅拌。经离心过滤、清洗、干燥，得到pH响应载药纳米胶囊；
4)配制A溶液：将0.5g的pH响应载药纳米胶囊、1.7g透明质酸、0.1g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐和2.3g的N-羟基琥珀酰亚胺分别溶于水中，搅拌，即得A溶液。
所述B溶液为15g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液，pH为11.4。
实施例5
能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料具体的的制备方法包括如下步骤：
1)选取医用镁合金，挤压成型制成镁合金板材，加工成特定的形状和结构；
2)镁基体预处理：将镁合金材料表面以超细砂纸打磨至表面无肉眼可见划痕，水洗并烘干。然后，浸渍于5mol/L浓度的氢氧化钠溶液中，进行碱化预处理。清洗表面的溶液和杂质，烘干备用；
3)制备前驱体涂层：配制15g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液。将预处理的镁基体置于匀胶机的样品托上，开启真空泵和匀胶机。取3mL溶液喷涂于镁合金表面，以2000rpm旋转速度进行旋涂，再滴加去离子水清洗，表面自然干燥；
4)层层组装复合涂层：将前驱体涂层处理的镁合金先旋涂A溶液的涂层，水洗并干燥，然后再旋涂B溶液的涂层，水洗并干燥；按上述旋涂顺序，以A和B溶液旋涂完毕为一个层层组装循环，循环次数记为n，5，10，15，20；组装完毕后进行干燥即可。
所述A溶液的配制具体包括以下步骤：
1)合成介孔二氧化硅纳米颗粒：称取6.5g聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲嵌段共聚物和1.5g十六烷基三甲基溴化胺，于醇水溶液(156mL无水乙醇和335mL超纯水)中溶解，磁力搅拌，添加80.2mL氨水溶液，搅拌1～3h。然后快速注入7.8mL的正硅酸四乙酯，搅拌24h；静置，离心、过滤、清洗、真空干燥，得到白色沉淀物。最后，以1.5℃的升温速度升温至610℃，保温7.5h，随炉冷却，即制得介孔二氧化硅纳米颗粒；
2)药物负载：将150mg介孔二氧化硅纳米颗粒溶于75mmol/L的丹皮酚溶液中，溶剂为无水乙醇，搅拌，使抑制剂充分填充介孔二氧化硅纳米颗粒的介孔孔道结构，经离心过滤、冲洗、真空干燥，即可完成药物负载，得到a纳米颗粒；
3)制备pH响应载药纳米胶囊：称取120mg的a纳米颗粒，将其分散于含8.5mmol/L多巴胺盐酸盐的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，搅拌。经离心过滤、清洗、干燥，得到pH响应载药纳米胶囊；
4)配制A溶液：将0.4g的pH响应载药纳米胶囊、1.6g透明质酸、0.8g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐和0.7g的N-羟基琥珀酰亚胺分别溶于水中，搅拌，即得A溶液。
所述B溶液为18g/L浓度的聚乙烯亚胺溶液，pH为11.2。
实施例6：性能测试
选择实施例1作为代表实施例，分别单独或与不带涂层的镁合金样品进行扫描电镜下放大20万倍观察、药物释放曲线、电化学测试以及自修复测试，结果如图1至4所示。
图1为实施例1所得的最外层为A溶液涂层(左)和最外层为B溶液涂层的镁合金表面形貌的扫描电镜照片(放大倍数为20万倍)。
如图1所示，可以观察到纳米颗粒涂层的表面具有单层均匀分散的球形纳米颗粒结构，最外层为B涂层的表面致密、均匀。
图2为实施例1所得的纳米胶囊随pH变化的药物释放曲线。
如图2所示，所有曲线都存在前期爆发性释放，后期缓慢释放的动力学行为。当pH较低时，丹皮酚的释放速率加快。
图3为实施例1所得的镁合金表面复合涂层与不含涂层的镁合金的动电位极化曲线图。
如图3所示，镁合金表面复合涂层与不含涂层的镁合金相比较，自腐蚀电流密度明显降低(由1.62×10-5A/cm2降低为8.51×10-7A/cm2)，自腐蚀电位增加(由-1.69V/SCE增大到-1.64V/SCE)。结果表明，相比于镁合金基体，复合涂层涂覆的镁合金具有更好的耐腐蚀性。
图4为实施例1所得的镁合金表面复合涂层的自愈合实验照片。图a、b和c分别为样品在水中浸泡0、3和6小时的光学照片。
如图4所示，镁合金表面复合涂层表面被人为划痕(图a)，经过3小时的浸泡，镁合金表面基本愈合，6小时之后，划痕已完全修复。结果表明，该复合涂层具有良好的自愈合性能。

Claims (8)

1.一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)选取医用镁合金，挤压成型制成镁合金板材或棒材，加工成特定的形状和结构；
(2)镁合金表面预处理：将镁合金表面打磨光滑，水洗并烘干，浸渍于1～5mol/L浓度的碱溶液中，进行碱化预处理，清洗表面的溶液和杂质，烘干备用；
(3)制备涂层材料A溶液：将50～300mg介孔二氧化硅纳米颗粒溶于10～80mmol/L丹皮酚溶液中搅拌使药物直接负载，得到载药纳米颗粒；称取25～200mg载药纳米颗粒，将其分散于含2.5～10mmol/L多巴胺盐酸盐的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，在载药纳米颗粒最外层涂敷聚多巴胺，得到可控制药物释放速率和释放量的pH响应载药纳米胶囊，所释放的丹皮酚可与镁离子螯合形成致密涂层；将0.1～0.5g的载药纳米胶囊、0.2～2g透明质酸、0.5～1.5g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐和0.08～2.5g的N-羟基琥珀酰亚胺分别溶于水中，搅拌，即得A溶液；
(4)层层组装复合涂层：配制5～25g/L聚乙烯亚胺作为B溶液，取0.1～4.5mL的B溶液旋涂于镁表面，制备前驱体涂层；利用层层组装技术，在镁合金表面首先旋涂或喷涂A溶液涂层，然后再旋涂或喷涂B溶液涂层；按上述顺序，以A和B溶液旋涂或喷涂完毕为一个层层组装循环，循环次数记为n，n＝5，10，15，20；得到的双重自愈合和药物控释复合涂层可实现骨科植入镁合金材料在服役过程中物理损伤的快速修复和镁合金可控降解。
2.根据权利要求1所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)介孔二氧化硅纳米颗粒的制备过程如下：称取2.5～10g聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇两亲嵌段共聚物和0.5～4.5g十六烷基三甲基溴化胺，于醇水溶液中溶解，添加22.5～85mL氨水溶液，搅拌，注入1.5～8.5mL的正硅酸四乙酯，搅拌，得到白色沉淀物，最后，以0.5～1.8℃的升温速度升温至300～800℃，保温，随炉冷却，即制得介孔二氧化硅纳米颗粒，作为小分子药物载体纳米平台。
3.根据权利要求1所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中碱化预处理的温度为40～70℃，时间为10～60min。
4.根据权利要求1所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中以90～150℃温度烘干，时间为1～5h。
5.根据权利要求1所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中制备配制多巴胺盐酸盐溶液需做避光处理。
6.根据权利要求1所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中聚乙烯亚胺溶液的pH值为9～12。
7.根据权利要求1所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中旋涂或喷涂时间为10～15s。
8.根据权利要求1所述的能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中旋涂或喷涂涂层后需水洗并干燥处理。
CN202210298350.5A 2022-03-24 2022-03-24 一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法 Active CN114504676B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210298350.5A CN114504676B (zh) 2022-03-24 2022-03-24 一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210298350.5A CN114504676B (zh) 2022-03-24 2022-03-24 一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114504676A true CN114504676A (zh) 2022-05-17
CN114504676B CN114504676B (zh) 2023-04-21

Family

ID=81555018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210298350.5A Active CN114504676B (zh) 2022-03-24 2022-03-24 一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114504676B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115444990A (zh) * 2022-08-18 2022-12-09 复旦大学附属中山医院 通过纳米多孔负载药物的可降解镁金属支架及其制备方法
CN116463004A (zh) * 2023-04-22 2023-07-21 西安石油大学 一种适用于海水环境微胶囊型防污剂的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109248327A (zh) * 2018-12-04 2019-01-22 沈阳药科大学 一种介孔二氧化硅药物递送系统及其应用
CN111558089A (zh) * 2020-05-18 2020-08-21 临沂市人民医院 一种多功能生物医学材料及其制备和用途
CN113181438A (zh) * 2021-04-26 2021-07-30 东南大学 一种能自愈合和促骨生长的热敏响应性可吸收骨科器械材料及其制备方法
CN113713121A (zh) * 2021-08-17 2021-11-30 西北大学 一种开关型介孔二氧化硅纳米药物载体的制备方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109248327A (zh) * 2018-12-04 2019-01-22 沈阳药科大学 一种介孔二氧化硅药物递送系统及其应用
CN111558089A (zh) * 2020-05-18 2020-08-21 临沂市人民医院 一种多功能生物医学材料及其制备和用途
CN113181438A (zh) * 2021-04-26 2021-07-30 东南大学 一种能自愈合和促骨生长的热敏响应性可吸收骨科器械材料及其制备方法
CN113713121A (zh) * 2021-08-17 2021-11-30 西北大学 一种开关型介孔二氧化硅纳米药物载体的制备方法及应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115444990A (zh) * 2022-08-18 2022-12-09 复旦大学附属中山医院 通过纳米多孔负载药物的可降解镁金属支架及其制备方法
CN116463004A (zh) * 2023-04-22 2023-07-21 西安石油大学 一种适用于海水环境微胶囊型防污剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114504676B (zh) 2023-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114504676B (zh) 一种能双重自愈合和可控药物释放的可降解骨科植入材料的制备方法
CN102712700B (zh) 具有广谱抗菌活性的作为涂布剂的壳聚糖水凝胶衍生物
CN100594186C (zh) 壳聚糖水凝胶诱导原位合成超顺磁性纳米四氧化三铁颗粒
AU2020100879A4 (en) Preparation method of 4d chitosan-based thermosensitive hydrogel
US20220250147A1 (en) Synthesis and Functionalization of Highly Monodispersed Iron and Core/Iron Oxide Shell Magnetic Particles With Broadly Tunable Diameter
CN106835130B (zh) 一种以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料及其制备方法
CN113975235B (zh) 一种递送岩藻黄素的褐藻寡糖-介孔二氧化硅纳米复合物
Li et al. Enhanced cell uptake of fluorescent drug-loaded nanoparticles via an implantable photothermal fibrous patch for more effective cancer cell killing
CN113181438B (zh) 一种能自愈合和促骨生长的热敏响应性可吸收骨科器械材料及其制备方法
CN107190255B (zh) 一种超疏水镁或镁合金材料及其制备方法和应用
CN107620068A (zh) 医用NiTi形状记忆合金抛光液及抛光方法
JP2006524680A (ja) 荷電開始剤ポリマーおよび使用法
CN108751126B (zh) 基于溶菌酶纳米薄膜制备三维自支撑薄膜的方法
CN116396499A (zh) 一种多巴胺改性纳米复合水凝胶及其制备方法
Sun et al. A biodegradable coating based on self‐assembled hybrid nanoparticles to control the performance of magnesium
CN107496979A (zh) 镁合金支架及其制备方法
CN114404665B (zh) 一种磁性水凝胶及其制备方法和应用
CN106362205A (zh) 一种两性离子表面修饰的人工晶状体及其制备方法
Zhang et al. Hierarchical Core–Shell Fe3O4@ mSiO2@ Chitosan Nanoparticles for pH-Responsive Drug Delivery
TWI639436B (zh) 藥物載體及其製造方法
CN109161882A (zh) 一种医用镁合金表面可降解涂层的制备方法
CN104672483B (zh) 一种仿细胞膜结构的聚合物液晶膜材料的制备及其用途
CN113855861B (zh) 一种高强度可原位载药的ha-pla复合材料低温制备方法
CN115300483B (zh) 一种具有高细胞吞噬率的仿贻贝超小脂质纳米颗粒制备方法
US11596582B2 (en) Particles with improved colour shielding

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant