[发明专利]具有光热效应的多级孔骨修复生物支架材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有光热效应的多级孔骨修复生物支架材料及其制备方法，属于生物支架领域。本发明提供一种具有光热效应的多级孔生物支架材料的制备方法，所述制备方法为：将光热纳米材料、起泡剂和增稠剂搅拌发泡后，于40～80℃下静置自发形成凝胶，所得凝胶即为具有光热效应的多级孔生物支架材料；其中，所述起泡剂为含有亲疏水氨基酸的生物相容性良好的天然蛋白。本发明提供了一种具有光热效应的多级孔生物支架材料，其能够实现近红外光‑热能的高效转换，对骨肿瘤进行高温杀灭，同时多级孔结构可以为骨组织细胞的增殖和分化提供必要的生长空间和营养物质传输通道，从而达到促进骨组织再生的功能。

技术领域

本发明涉及一种具有光热效应的多级孔骨修复生物支架材料及其制备方法，属于生物支架领域。

背景技术

骨肉瘤是儿童和青少年最常见的原发性骨恶性肿瘤，其特征是恶性程度高，发生肺转移，致死率和致残率高。骨肉瘤的常见病理表现是长骨的溶骨性破坏，引起疼痛，局部肿胀和关节活动受限的症状。影像学和外科手术技术以及辅助多药化疗的研究进展已使得从之前需要截肢的治疗方式转向肢体抢救手术的重大转变，显著提高了患者的存活率和肢体抢救率。然而，局部手术后的骨缺损重建仍需采用化学疗法，其副作用、耐药性以及局部复发仍然是骨肉瘤治疗的主要挑战。

于是目前迫切需要开发一种具有骨肉瘤细胞杀伤和促进骨再生功能的组织工程支架。一方面，这种多功能生物材料可以直接杀死局部残留的骨肉瘤细胞，尽可能减少或避免使用化疗药物，并减少肿瘤的转移和复发。另一方面，它可以帮助促进骨骼再生，恢复患者的肢体功能。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种具有光热效应的多级孔生物支架材料，其能够实现近红外光-热能的高效转换，对骨肿瘤进行高温杀灭，同时多级孔结构可以为骨组织细胞的增殖和分化提供必要的生长空间和营养物质传输通道，从而达到促进骨组织再生的功能。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种具有光热效应的多级孔生物支架材料的制备方法，所述制备方法为：将光热纳米材料、起泡剂和增稠剂搅拌发泡后，于40～80℃下静置自发形成凝胶，所得凝胶即为具有光热效应的多级孔生物支架材料；其中，所述起泡剂为含有亲疏水氨基酸的生物相容性良好的天然蛋白。

进一步，所述光热纳米材料、起泡剂和增稠剂的比例为：光热纳米材料10～60重量份，起泡剂800～1200重量份，增稠剂100～700重量份。

进一步，所述起泡剂选自：丝素蛋白、玉米蛋白、淀粉蛋白、丝胶蛋白、乳清蛋白或蛋清蛋白。

进一步，所述光热纳米材料为表面富含阴离子官能团的光热纳米粒子。

更进一步，所述光热纳米材料选自：氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)、聚多巴胺纳米粒子(PDA)或碳化钛纳米片(MXene)。本发明中，光热纳米材料一方面作为光热功能填料，一方面还可以作为交联剂。

进一步，所述增稠剂选自：细菌纤维素分散液、羧基化纤维素纤维分散液、羧甲基纤维素纤维分散液、壳聚糖溶液或海藻酸钠溶液；增稠剂的加入可稳定气泡在溶液中的分散。

进一步，所述搅拌发泡的方法为：在室温条件下用机械搅拌的方式进行起泡，搅拌速率为1000～3000rpm。

进一步，于40～80℃下静置自发形成凝胶的过程中，溶液的pH值为4.5～10.5。

进一步，通过加入碱性溶液调节pH值为4.5～10.5；如加入氨水等碱性溶液。

进一步，上述方法中，所得凝胶进一步在霍夫梅斯特盐或者化学交联剂中进行交联处理然后冻干。

进一步，所述化学交联剂为：硫酸铵、辣根过氧化物酶/过氧化氢(表示辣根过氧化物酶和过氧化氢的混合物)、或者1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)。