[发明专利]载药丝素蛋白骨修复螺钉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种载药丝素蛋白骨修复螺钉及其制备方法，涉及生物医药材料技术领域，该载药丝素蛋白骨修复螺钉及其制备方法，提出开发基于丝素蛋白材料的3D打印载药骨修复螺钉，植入后通过丝素蛋白的降解使药物在局部释放，使骨钉在具有基本固定、成骨作用的同时发挥抑制细菌感染的作用。

技术领域

本发明涉及生物医药材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种载药丝素蛋白骨修复螺钉及其制备方法。

背景技术

随着现代社会的迅猛发展，行骨缺损修复及骨折内固定的患者数量飞速增加，患者对于安全、有效的植入物和植入性医疗器械提出了更高的要求。骨修复螺钉是常用的内固定器材，在骨缺损修复和功能重建中发挥着不可替代的作用。然而，研究显示，无论是传统金属类材料还是新型可吸收高分子材料制备的骨钉，在对感染或潜在感染创面的骨质固定中，其周围感染发生率始终居高不下。植入物周围感染可导致植入物松动失效，骨折或骨缺损不愈合，严重者可能导致急性或慢性骨髓炎，甚至致残或致死。尽管抗生素的使用已经成为骨科植入手术中降低感染率的常规方法，但全身性使用抗生素可能会导致重要器官(如肾脏和肝脏)的并发症，甚至导致患者死亡。

丝素蛋白是天然蚕丝的提取物，改性后具有优异的机械性能和理化性质；同时具有良好的人体生物相容性和生物可降解性，降解产物为氨基酸和多肽，对人体无毒害作用。又因其来源丰富，容易制备，因而被广泛应用于生物医学材料领域。生物学研究表明：丝素蛋白具有良好的骨诱导活性，能够促进成骨细胞的生长、增殖、分化等生物功能，逐渐成为骨修复螺钉制备的优良候选材料。目前使用丝素蛋白制造骨植入材料的研究主要集中在优化和改善材料的力学和生物相容性，以及优化材料的骨诱导和骨整合性能，方向主要是新型制备方法及对金属材料表面进行包覆修饰。

丝素蛋白可以在不同条件下(如温度、pH值、离子强度、浓度、有机溶剂作用等)发生聚集或组装等行为而呈现多种形态，并通过结合药物，构建出多样化的药物释放体系，从而达到不同的释放要求和治疗效果，因而被广泛应用于药物载体研究。以往丝素蛋白骨钉的制备通常为模具浇筑或块材削减，由于患者骨缺损存在较大个体差异，因此传统的制备方式具有顺应性差等缺陷。随着快速成型技术的发展，3D打印技术在材料制备领域的应用使得材料形状个体化定制和材料结构的精确设计成为可能。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种载药丝素蛋白骨修复螺钉及其制备方法，所述的载药丝素蛋白骨修复螺钉具有药物释放时间较长、生物可降解、促进成骨作用、形状个体化等特点，用于解决现有技术中骨钉植入后周围组织易感染的问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的载药丝素蛋白骨修复螺钉，包括形状为骨修复螺钉的载体以及分散在载体内外的药物，所述载体为固态改性丝素蛋白材料基经3D打印而得；所述药物为抗感染类药物，包括β-内酰胺类、大环内脂类、喹诺酮类、林可霉素类、多肽类、氨基糖苷类、四环素类、氯霉素类、利福霉素类、磷霉素类、肽内脂类等。

本发明还提供了载药丝素蛋白骨修复螺钉的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备丝素蛋白溶液；

(2)将所述蚕丝蛋白溶液转变为无水丝素蛋白；

(3)将所述无水丝素蛋白溶解于六氟异丙醇中，加入纯水或含药水混悬液获得载药丝素蛋白/六氟异丙醇溶液；

(4)将所述丝素蛋白的六氟异丙醇溶液溶液注入模具中待其自发胶凝得到固态改性丝素蛋白材料基；

(5)通风干燥除掉六氟异丙醇，制成打印用载药丝素蛋白线材；

(6)在3D打印机的喷头处安装步骤五中的载药丝素蛋白线材，控制喷头进行打印。

具体地，所述固态改性丝素蛋白材料基通过如下步骤制备：

(1)白蛋白经过脱胶、溶解、去除离子和杂质、冷冻干燥后得到干态丝素蛋白；