[发明专利]一种具有搭载多种药物功能的可塑性缓释微球型支架材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于组织工程骨支架材料领域，具体涉及一种以海藻酸钠、壳聚糖为原料的具有搭载多种药物功能的新型可塑性缓释微球型支架材料及其制备方法。

背景技术

随着人们物质生活水平提高，严重意外事故创伤、患者肿瘤切除、感染等因素所致的骨缺损的诊治变得更加复杂。目前临床上自体骨移植是最有效的方法，但自体骨的来源有限，其提取会对患者生理、心理造成二次伤害。因此同种异体骨以较好的骨传导性成为目前临床上最主要的骨移植材料，但在处理过程中，为了降低异体骨的免疫原性，除去了异体骨细胞成分因而使异体骨丧失了直接成骨活性，造成成骨能力下降及部分移植骨坏死的发生。

近年来，组织工程学通过种子细胞体外扩增并复合于支架材料构建有生物活性的骨移植物，弥补了单纯异体骨无直接成骨活性的不足。但在骨移植过程中，新移植的组织工程骨与宿主相容性差，短期内不能与宿主建立良好的血供关系，并且骨移植手术存在创口且骨缺损处存在感染或潜在感染几率，血液中生物因子和药物很难在移植组织工程骨内部聚集并发挥作用，缺乏生物因子调节的组织工程骨成骨活性潜能不能完全发挥，潜在细菌的大量繁殖可引起移植组织工程骨的感染，导致移植失败。

海藻酸钠和壳聚糖是近年来在生物医药、组织工程领域得到广泛应用的天然生物高分子材料，具有生物相容性好、无毒可降解等优良性能。海藻酸钠与壳聚糖均为天然高分子多糖，壳聚糖的侧链化学结构中含有大量游离的氨基，呈现为聚阳离子性；海藻酸钠的侧链化学结构中含有大量游离的羧基，呈现聚阴离子性，二者通过正负电荷相互吸引可发生络合反应，生成的复合物即可用于制备负载药物的缓释微球，又可用于构建组织工程骨的支架材料。

本发明首先利用两种原料层层自组装成负载药物的缓释微球结构，又按一定质量比例复合成疏松多孔海绵状结构，将缓释微球结构嵌入疏松多孔海绵状结构之中，在正负电荷的吸引下发生络合反应，制备得到具有搭载多种药物功能的新型可塑性缓释微球型支架材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以海藻酸钠、壳聚糖为原料的具有搭载多种药物功能的新型可塑性缓释微球型支架材料及其制备方法。

本发明所述支架材料由缓释微球和疏松多孔海绵状结构组成。缓释微球为海藻酸钠-壳聚糖多层复合缓释微球的多层球结构，核心球为海藻酸钠，可以搭载一种以上的药物，奇数层球壳为壳聚糖(如第一层、第三层球壳为壳聚糖)，偶数层球壳为海藻酸钠(如第二层、第四层球壳为海藻酸钠)，每一层球壳均可搭载相同或不同的药物；疏松多孔海绵状结构是海藻酸钠、壳聚糖通过正负离子交联形成的，具有良好的内部三维孔隙结构。以上提到的药物包括但不限于血管内皮生长因子(VEGF)、成骨生长肽、万古霉素(VAN)、头孢氨苄(Cef)等。海藻酸钠侧链羧基基团带负电，壳聚糖侧链氨基基团带正电，通过正负电荷相互吸引发生络合反应的原理，缓释微球和疏松多孔海绵状结构间通过正负电荷的相互作用在不改变两者原有结构的基础上有机的结合在一起。

本发明所述的一种具有搭载多种药物功能的新型可塑性缓释微球型支架材料的制备方法，其步骤如下：

(1)制备壳聚糖海藻酸钠醋酸溶液和缓释微球：

(1.1)配置壳聚糖海藻酸钠醋酸溶液：

取海藻酸钠固体溶解于体积分数1～2％的醋酸溶液(以下内容如非特殊指明，均为无菌去离子水溶液)中，制备得到海藻酸钠质量分数1～4％的海藻酸钠醋酸溶液；

按壳聚糖与海藻酸钠质量比为1:1～1.5的比例，称取壳聚糖固体溶解于上述海藻酸钠醋酸溶液；再加入0.5～1mol/L NaOH溶液调pH＝5～5.5，制备得到壳聚糖海藻酸钠醋酸溶液；

(1.2)制备缓释微球：

(1.2.1)将海藻酸钠溶解于无菌去离子水，制备得到海藻酸钠质量分数2～6％的海藻酸钠溶液；将药物溶解于无菌去离子水，制备得到药物质量分数1～5％的药物溶液；再将药物溶液与海藻酸钠溶液混合均匀，制备得到载药或不载药的海藻酸钠溶液，药物溶液与海藻酸钠溶液的体积比为0～5：100(当体积用量为0：100时，表示不载药)；将氯化钙溶于无菌去离子水，制备得到氯化钙质量分数10～20％的氯化钙溶液；按载药或不载药的海藻酸钠溶液与氯化钙溶液体积比为1：1～3的比例，将海藻酸钠溶液逐滴匀速滴入氯化钙溶液中，200～300r/min匀速搅拌20～40min，过滤制备得到载药或不载药的核心微球；