[发明专利]一种基于纳米材料仿生载药梯度缓释骨支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明提出一种新型仿生载药分级缓释骨支架的制备方法，特别是一种基于纳米材料仿生载药分级缓释骨支架的制备方法。

背景技术

目前，应用于临床上的骨缺损修复方法中，应用组织工程技术，采用生物材料制造的仿生骨，在解决骨源不足的问题上是替代自体骨移植最佳方案之一。

熔融堆积成型技术是增材制造技术之一，该技术是将热塑性塑料聚合体材料加热熔融成丝，堆积在成型面上成型，成型速度和精度较高，可用于制作复杂内部结构的模具。生物制造是制造科学、生命科学、材料科学的交叉技术，生物活性组织的工程化制造是其主要研究领域之一。将经过改性的材料应用于生物制造领域，可以使仿生骨支架具有良好的生物相容性、生物降解性和机械强度。将药物载入骨支架，可以实现药物的梯度缓释和靶向药物的传递。  

目前，针对药品开发合适的传递系统仍面临着巨大的挑战。以往，用于植入的聚合物装置是由硅胶、橡胶和聚乙烯制成。采用这些化学惰性聚合物作为给药装置的主要缺陷是其非可生物降解性，这使得药物在体内释放完后需经手术将装置取出。为了克服这一难题，许多可生物降解聚合物被合成并用于药物传递。这些聚合物在体内通过酶或非酶的途径降解生成具有生物相容性或无毒的副产物，从而可以避免通过手术取出耗尽药物的传递装置。聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)由两种单体——乳酸和羟基乙酸随机聚合而成，是一种可降解的功能高分子有机化合物，具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能。β-碳酸钙（β-tricalcium phosphate, β-TCP)是一种应用广泛的可降解生物陶瓷，但由单一β-TCP作为材料的制备的骨支架有机械强度不足的缺点，由生物材料PLGA与β-TCP混合制备而成的复合材料骨支架可有效提高骨支架的机械强度。骨形态发生蛋白（Bone morphogenic proteins，BMPs）是最值得关注的生长因子之一，BMPs既能诱导干细胞向成骨细胞分化，同时对成骨细胞产生直接作用，能诱导纤维组织中基质干细胞在异位发生成骨，其极高的成骨活性预示着巨大临床应用价值。骨支架不合理的载药方式，使药物在骨支架表面聚集，从而导致较高的突释。构建用于骨修复的具有良好支架性能和负载药物梯度缓释的复合功能仿生载药支架仍需要艰难探索。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于纳米材料仿生载药分级缓释骨支架的制备方法。该仿生载药梯度缓释骨支架不仅要满足一般骨支架对骨缺损部位的支撑要求，还要实现药物梯度缓释诱导骨髓间充质干细胞的分化，提高成骨量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于纳米材料仿生载药梯度缓释骨支架的制备方法，工艺步骤如下：

1）负型a、负型b的设计与制造：设计出两种负型，即负型a、负型b；负型包括三个组件，即底座、左半环和右半环；所述负型b底部开有凹槽，方便冰柱的垂直装入，避免冰柱倾倒；应用熔融堆积成型法制造出负型的各个组件，装配好后备用；

2）载药浆料的制备：将生物材料PLGA溶于二氯甲烷，后加入纳米级β-TCP和去离子水，PLGA与β-TCP的质量之比为4:6，置于震荡研磨仪，使浆料混合均匀，制备出两份同样的浆料A、B；分别将质量为Ⅰ、Ⅱ的BMP-2（骨形态发生蛋白之一）溶解于DMSO，制备出混合溶液C_Ⅰ、C_Ⅱ，后将C_Ⅰ、C_Ⅱ分别加入A、B中，再次置于震荡研磨仪，使浆料与药物混合均匀，取出，置于真空干燥机中真空消泡，去除浆料中存在的气泡；制备好的浆料A+ C_Ⅰ、B+ C_Ⅱ，备用；

3）内层载药骨支架G₁的制备：将浆料A+ C_Ⅰ负压灌入负型a，将灌入浆料的负型a在低温真空环境下冷冻干燥后，取出，拆除负型，所得骨支架经后处理得到内层载药骨支架G₁；

4）冰柱制备：将去离子水灌入到负型a中，低温冷冻，待完全结冰后，拆除负型，取出冰柱，将冰柱装入负型b中心位置；