[发明专利]一种促进骨折修复的可降解柔性薄膜器件的制备方法

说明书

一种促进骨折修复的可降解柔性薄膜器件的制备方法，属于功能器件技术领域。本发明首先通过制备PLGA溶液，将其涂覆于倒金字塔微结构基板上并烘干制备微结构薄膜，接着采用激光烧蚀和转印技术制备岛桥结构镁电极，最后利用热塑性集成封装实现柔性薄膜器件的制备；制备的基于金字塔微结构薄膜和岛桥结构镁电极的柔性器件具有较大的机电耦合性能，岛桥结构构型及热塑性封装能够降低降解过程中器件的器件溶胀效应进而保持长期输出稳定特性。本发明方法操作简单、成本低，通过生物体自身运动能量驱动器件工作，进而摆脱传统电池的限制促进骨折快速修复，所制备柔性薄膜器件的机电耦合输出性能和可穿戴性能够协同提升。

技术领域

本发明属于功能器件技术领域，具体涉及一种植入式生物可降解柔性薄膜器件的制备方法，以及该柔性薄膜器件在促进骨折修复过程中的应用。

背景技术

骨折是典型的肌肉骨骼疾病，是一种公共卫生领域的重大问题，给人们的日常生活造成严重破坏，甚至夺走了数百万人的活动能力并导致残疾。大于骨组织承载能力的强力冲击可能会导致骨折，而在某些削弱骨质疏松和成骨不全的病理状态下，轻微的创伤性损伤也可能导致脆性骨折。在我国，每年就有超过600万人遭受骨折困扰。骨折的发生率随年龄的增长而增加，全世界每年因年龄相关的脆性骨折约为900万例。骨折还导致了巨大的经济负担，预计2025年的全球因骨折疾病的花费为252.6亿美元，在2050年的全球支出将增至1315亿美元。

研究人员已经用生物惰性材料或合成材料代替缺失的骨组织，但是移植材料很难在修复过程中对生物信号实时响应。为了实现骨组织的再生，许多药物已经研发用来防止骨折并有效促进骨折愈合。但是，普通药物(例如维生素D和口服钙)的作用不够明显，且需要长期服用。干细胞疗法已显示出对骨不连骨折修复的巨大潜力，但它价格昂贵且处于初步临床阶段。因此，随着人口老龄化和骨折风险的增加，亟需低成本、高效的干预措施和再生疗法来增强骨骼强度和促进骨折愈合。

通过电刺激模拟内源性电场能够调节生物电状态并加速骨折修复，在临床治疗中作为一种有前途的非药物治疗方法脱颖而出并已获得FDA批准。适当的电场可以激活细胞相关基因的表达，促进受损组织细胞的增殖和分化，并积极诱导和刺激组织再生。但是，目前临床电场干预依赖于大型设备，该类设备仍然庞大且不方便日常治疗。为了克服现有电刺激方法的局限性，压电骨支架等可植入生物活性材料已经被广泛研究，尽管这些材料可以促进细胞增殖和分化，但它们的电输出难以达到最佳的骨刺激电压，并且由于不可降解特性而导致再次手术的风险进一步阻碍了其临床应用。因此，如何摆脱传统的笨重电池以实现最佳的有效刺激，并避免移除设备的二次手术风险，仍然是骨折修复策略的主要挑战。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种基于金字塔结构聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)薄膜和岛桥结构金属镁电极制备的植入式生物可降解柔性薄膜器件，该器件能够捕获身体运动能量产生低频交变电场，进而促进骨折快速修复。本发明方法操作简单、成本低，通过生物体自身运动能量驱动器件工作，进而摆脱传统电池的限制，所制备柔性薄膜器件的机电耦合输出性能和可穿戴性能够协同提升。本发明得到的植入式柔性薄膜器件用于骨折的修复治疗，相较于无器件作用的愈合时间(10周)，能够明显缩短骨折损伤愈合时间(～6周)。柔性薄膜器件作用修复的大鼠骨密度及骨强度能够提升至正常水平，且明显高于无器件作用大鼠的骨密度(35％)和骨断裂强度(85％)，而且在愈合后薄膜器件能够生物降解，进而规避二次手术的风险。

本发明的技术方案如下：

一种促进骨折修复的可降解柔性薄膜器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)粉末加入有机溶剂中，超声混合后磁力搅拌，得到均匀的PLGA分散溶液；其中，在PLGA分散溶液中，PLGA的质量浓度为10～100g/L；