[发明专利]3D打印可控释一氧化氮纳米支架材料及制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医学工程材料领域，特别涉及一种NO存储载体，一种可控释NO纳米支架材料及其制备方法与应用。所述材料具有三维网状结构，由BSA‑Au NSs@CS‑PLLD/NONOate@PCL/PLA材料作为支架；其中按质量计，PCL：PLA：CS‑PLLD/NONOate＝1：0.5‑1.5：0.1‑1；所述BSA‑Au NSs中Au和CS‑PLLD/NONOate的质量比为2×10^‑5‑6×10^‑5。该材料孔洞之间高度相互连通，孔径规整均匀，有利于支架内部材料的均匀分布，材料性能明显，且能够快速吸收伤口渗出液，保持伤口干燥，极大地改善了感染伤口的愈合环境。

技术领域

本发明属于生物医学工程材料领域，特别涉及一种基于3代树枝状聚赖氨酸修饰的壳聚糖的一氧化氮(NO)载体(CS-PLLD)，以及其负载NO后(CS-PLLD/NONOate)进一步与以聚乳酸/聚己内酯(PLA/PCL)、牛血清蛋白修饰的金纳米星(BSA-Au NSs)结合并利用3D打印技术制得的纳米支架材料及其制备方法，以及其作为生物医用材料的应用。

背景技术

细菌感染引起的疾病严重危及人类公众健康。在临床上，常规的对抗细菌的方式是使用抗生素，然而抗生素的滥用易促使细菌耐药性的产生及超级细菌的出现，导致抗生素治疗效果并不理想。因此，新型抗菌材料的研发意义重大。近期研究发现，NO气体对多种细菌有理想的抑制效果，特别是在对抗细菌耐药性方面显示出良好的应用前景。比如：Thuy-Khanh Nguyen等在2016年开发一种能够储存NO和现阶段临床大量使用的庆大霉素，具有双重功效的新型聚合物纳米粒子(Chem.Sci.,2016,7,1016)，该纳米粒子能够释放NO从而导致生物膜内细菌分散变成对抗生素敏感的浮游状态的细菌，从而导致耐药细菌大量的死亡；

目前临床上用于治疗手术、烧伤、创伤及慢性疾病引起的皮肤细菌感染问题时，不仅要求抗菌材料具有优良的抗菌性能，同时需要其具有良好的伤口修复愈合功能。例如Hasan Nurhasni等在2015年开发一种由聚(乳酸-羟基乙酸)(PLGA)和聚乙烯亚胺(PEI)作为NO供体制备出的可延长释放NO的纳米粒子，研究结果表明负载了NO的缓释纳米粒子具有优良的抗菌效果和促伤口愈合的性质。例如Xin Zhou等在2017年以壳聚糖为NO供体材料(CS-NO)混合涂布到聚己内酯(PCL)基底材料表面，制备出一种由β-半乳糖酶催化释放NO的新型的伤口敷料。结果显示，PCL/CS-NO伤口敷料相比较于未负载NO而言能够显著增强伤口再上皮化和肉芽的形成，有效的改善了由缺血引起的慢性伤口愈合状况。然而，目前NO抗菌材料应用于皮肤伤口的抗菌和修复依然比较少。一方面，作为气体分子，如何实现NO分子的高效负载和可控释放，是实现其高效抗菌的关键。另一方面粉末状的纳米抗菌材料容易从皮肤伤口部位脱落，无法实现长期稳定给药，达不到应有的治疗效果，同时直接使用也会导致皮肤伤口部位炎症加剧，不利于伤口愈合。

3D打印技术的发展已成为一种新兴技术，其在医学上的应用效果也日益明显，3D打印技术在制备生物医用材料特别是组织工程支架材料方面取得了诸多成就。然而，目前还缺乏利用3D打印制得的可高效可控释放NO的支架材料。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种NO存储载体。该载体材料结构性能稳定，NO负载及储存量大，释放时间长，生物相容性好，抑菌效果明显。

本发明的另一目的在于提供一种可控释NO纳米支架材料及其制备方法。该支架材料具有大小适中、相互联通的三维空洞结构，孔径规整均匀，具有抗创伤感染组织黏连的效果，对皮肤细胞和新生组织在支架上的生长具有明显的促进作用，在抗菌方面和生物医学领域中显示出重要的应用前景。制备方法可参见图1。

本发明的再一目的在于提供所述可控释NO纳米支架材料在抗菌/促伤口愈合方面的应用，具体应用原理可参见图2。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种NO存储载体，其具有如下所示的分子式：