[发明专利]一种含铷多级介孔生物活性玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明属于骨损伤及相关组织修复医用材料领域，具体公开了一种含铷多级介孔生物活性玻璃及其制备方法和应用，包括如下步骤：(1)将模板剂、钙源、磷源、硅源溶解于乙醇获得溶液A；将铷源溶解于去离子水中获得溶液B；(2)将B溶液与A溶液混合，借助磁力搅拌器搅拌6‑12小时，获得混合凝胶；(3)将聚氨酯海绵浸入步骤(3)的混合凝胶中10‑20分钟，再将海绵取出加热吹干，并按此步骤重复3‑6次；(4)待完全干燥后经锻烧，得到含铷介孔生物活性玻璃药物载体。本发明生物活性玻璃及药物载体具有比表面积高、生物相容性好，抗菌性强等优点，适用于骨修复材料，促进相关组织伤口愈合，防止细菌感染。

技术领域

本发明属于多功能生物医用材料领域，具体涉及一种含铷多级介孔生物活性玻璃及其制备方法，并将其作为药物载体用于骨修复方面。

背景技术

治疗骨缺损，特别是由创伤，感染，肿瘤或遗传畸形引起的大骨缺损，对临床医生来说是一个重大挑战。为了解决这些问题，生物活性介孔支架被广泛研究而用于骨组织再生。为了更好地再生缺损的骨组织，生物活性支架不仅应具有骨传导性(用于指导新骨生长)，而且还应具有刺激成骨(用于促进新骨形成)和血管生成(用于诱导血管形成)的能力。此外，在骨重建手术中，由细菌感染引起的骨髓炎是一种常存在的和严重的并发症。常规治疗有全身抗生素给药，手术清创术，伤口引流和植入物去除。但是，这些方法都是相当低效的，并且可能导致患者的额外的外科手术。解决这个问题的新方法是将局部药物释放系统引入植入部位。这种处理的优点包括高递送效率，连续作用，降低毒性和对患者的便利性。因此，具有内置药物递送和抗菌性质的生物活性支架将对骨组织再生非常有用，并且可以降低由感染引起骨髓炎的风险。

基于以上原因，用于治疗骨缺损的理想的生物活性多孔支架应该具有促进血管生成，骨刺激，药物递送与抗菌性质相结合的多功能性。然而，如何开发具有多功能性质的生物活性多孔支架仍然是一个重大的挑战。作为典型的生物活性无机材料，生物活性玻璃(BG)从引起了广泛的关注。当植入生物骨组织时，BG可以在BG和宿主骨之间的界面处诱导生物活性碳酸羟基磷灰石(CHA)层的形成。与生物活性玻璃(BG)相比，介孔生物活性支架(MBG)的独特特征是具有显着改善的比表面积且含有有序结构的纳米介孔孔道结构使得它具有更强大的药物吸附和递送能力。由于MBG潜在的骨组织再生生物活性，与药物/生长因子递送相结合进行可控释放是非常有意义的，进而改善、如成骨，血管发生，抗细菌/癌症活性的功能特性。然而现有制备多级介孔生物活性玻璃(简称MBG)的方法采用的是一步到位的方式，即所有原料一站式聚集在一个烧杯搅拌24h，未考虑到目标掺杂离子盐溶液的溶解度，导致掺杂离子摩尔比例高于5％就会在制备过程中出现过饱和无法全部溶解，而未溶解的盐在烧结过程中影响体系的稳定性，大大破坏孔径分布稳定性，从而影响载药性能。其次，制备搅拌过程较长需要12-24h，且每次浸泡时间需要10-20min，重复4-10次，周期长达3天。

现有的铷一般作为锂铯的伴生矿，被矿冶及电池行业当作副产品，鲜有应用于生物材料。而依诺沙星(Enoxacin)是第三代的氟喹诺酮类光谱抗生素，在体外和体内对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌均有作用，最近有研究表明，Enoxacin作为一种小分子，可刺激RNA干扰(RNAi)，并在癌症中有选择性地作为生长抑制剂，但不能在未转化的细胞中起作用，为癌症特异性靶向开辟新的机会。此前有研究证明依诺沙星可抑制破骨细胞的形成和功能。但由于依诺沙星疏水，不溶于水，在生理盐水，酒精等溶液中微溶，目前仍没有有效负载依诺沙星的方法。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术的缺陷，提供一种含铷多级介孔生物活性玻璃及其制备方法，采用溶胶-凝胶法，将铷加入多级介孔生物活性玻璃中，改善该体系无法掺杂高浓度盐溶液的问题，能保证离子掺杂之后材料的稳定性，同时极大地缩短了制备时间。

本发明的另一目的在于，将含铷多级介孔生物活性玻璃作为药物载体，用于骨修复方面。本发明的MBG能有效负载依诺沙星，使药物长效释放，促进骨细胞增殖，预防骨感染。

本发明的技术方案如下：