[发明专利]一种高效抗菌促成骨的缺陷MOF声敏剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效抗菌促成骨的缺陷MOF声敏剂及其制备方法，包括阿仑膦酸钠1‑4mg、四氯化锆10mg、苯甲酸250mg、4‑羧基苯基卟吩10mg以及N,N‑二甲基甲酰胺20ml，本发明调节了最佳含磷酸基团的阿仑膦酸钠(ALN)掺杂比例的锆基卟啉MOF，并在低强度医用超声(US)作用下快速清除感染性骨缺损的局部细菌，并利用声电流和缓释的ALN同时促进骨缺损的短期和长期成骨，这一方法既避免了抗生素治疗带来的一系列风险，又能应对清创术导致的骨缺损扩大，实现了无需分期手术和抗生素使用的快速原位抗感染、促骨组织修复“一站式”治疗。

技术领域

本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种高效抗菌促成骨的缺陷MOF声敏剂及其制备方法。

背景技术

感染性骨缺损是临床上棘手的难题，其难以根治、易反复发作，给患者和社会带来沉重负担。传统治疗需进行充分的手术清创和抗生素治疗,其中手术清创会加重骨缺损，且需二次手术植骨，存在治疗周期长、需反复手术、供体数目少、骨整合差、免疫排斥等缺点；抗生素使用则存在严重副反应的风险，并且也是耐药菌产生的重要原因。因此，实现无需分期手术和抗生素使用的快速原位抗感染、促骨组织修复“一站式”治疗是目前感染性骨缺损研究中的难点及核心科学问题。近年来研究发现，外源响应型材料声敏纳米粒子可以通过超声波治疗同时兼顾抗感染和骨组织重建，但其改性策略往往复杂而不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效抗菌促成骨的缺陷MOF声敏剂及其制备方法，能够低强度医用超声(US)作用下快速清除感染性骨缺损的局部细菌，并利用声电流和缓释的ALN同时促进骨缺损的短期和长期成骨，这一方法既避免了抗生素治疗带来的一系列风险，又能应对清创术导致的骨缺损扩大，实现了无需分期手术和抗生素使用的快速原位抗感染、促骨组织修复“一站式”治疗。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效抗菌促成骨的缺陷MOF声敏剂，包括阿仑膦酸钠1-4mg、四氯化锆10mg、苯甲酸250mg、4-羧基苯基卟吩10mg以及N,N-二甲基甲酰胺20ml。

一种高效抗菌促成骨的缺陷MOF声敏剂的制备方法，其具体包括如下步骤：

S1、制备不同比例阿仑膦酸钠掺杂的锆基卟啉MOF；

S2、阿仑膦酸钠掺杂的锆基卟啉MOF结构和成分分析；

S3、通过电化学工作站测试声电流和阻抗以及ROS水平；

S4、通过体外抗菌实验验证阿仑膦酸钠掺杂的锆基卟啉MOF的声动力抗菌性能；

S5、通过紫外-可见-近红外光分光光度计材料化学表征计算阿仑膦酸钠掺杂的锆基卟啉MOF纳米粒子的禁带宽度，通过理论计算揭示US活化的缺陷化MOF纳米粒子中的电子转移方式和ROS产生的化学机制；

S6、构建股骨髁感染性骨缺损大鼠模型，以临床金标准抗生素治疗作为对照，验证ALN掺杂的锆基卟啉MOF声动力抗炎、抗感染的体内治疗效率；

S7、检测BMSCs在ALN掺杂的锆基卟啉MOF声动力治疗下的活性；

S8、通过转录组学、代谢组学等多种组学手段探索ALN掺杂的锆基卟啉MOF声动力促成骨的生物学机制，并在体外通过WesternBlot等方法验证通路机制；

S9、构建股骨髁感染性骨缺损大鼠模型，验证ALN掺杂的锆基卟啉MOF声动力体内成骨治疗效率。