一种载Zn2+Cu2+细菌纤维素骨修复材料及其制备方法

allin2025-03-13  63


本发明属于骨科,具体地说是一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料及其制备方法。


背景技术:

1、随着现代医学的进步,骨组织缺损修复已成为临床治疗中的重要课题。尤其是因创伤、骨折术后感染导致的骨、血管缺损,更是临床治疗中的难点之一。传统的骨替代材料,如金属、陶瓷、高分子聚合物等,虽然种类繁多,但大多仅具备支架特性,可降解性差,组织修复能力有限,难以满足临床对于感染性骨缺损修复的高要求。

2、近年来,生物材料领域的快速发展为骨缺损修复提供了新的可能。仿生细菌纤维素因其优良的生物相容性、可降解性以及独特的纳米结构,逐渐成为组织工程研究的热点。细菌纤维素由微生物发酵产生,具有高度的纯度和均一性,其纳米纤维网络结构类似于天然的细胞外基质,有利于细胞的黏附、增殖和分化;同时细菌纤维素还可以通过化学修饰或物理复合的方法,负载生物活性因子、药物等,实现控释功能,为骨缺损修复提供了新的策略。

3、现有的骨修复材料往往难以满足复杂的生物物理和生物分子环境需求,难以有效地促进骨再生和血管再生,且目前还没有学者从仿生细菌纤维素纳米人工骨材料载药并结合通过活性元素铜、锌等这一角度对骨感染所致的骨、血管缺损进行研究。

4、为此,本领域技术人员提出了一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料及其制备方法来解决背景技术提出的问题。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料及其制备方法,以解决现有技术中存在的问题。

2、一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料,材料通过乳化电喷、主客体作用自组装技术制备多级载药系统,并结合元素掺杂、分子自组装、静电纺丝和原位复合技术,制备成载药多级仿生细菌纤维素可降解骨材料。

3、优选的,乳化电喷是一种将液体物质通过高压电场作用,形成微纳米级液滴的技术;在制备多级载药系统中,乳化电喷技术通常用于将药物、生物活性因子等溶解或分散在液体中,然后通过电场作用,将这些物质均匀且精确地喷射到载体材料上,形成具有特定结构和功能的复合材料;该技术可以实现对药物、活性因子等的高效率、高精度负载,并能够通过控制喷射参数来调控载药量、药物分布和释放行为;

4、主客体作用自组装是一种基于分子间非共价相互作用的自组织过程;在主客体作用自组装技术中,主体分子通常具有特定的识别位点或空腔,可以与客体分子形成稳定的复合物;在制备多级载药系统中,主客体作用自组装技术通常用于构建具有多层次结构的载药体系;通过选择合适的主体分子和客体分子,可以实现对药物、活性因子等的可控负载和释放。

5、优选的,材料能够精准控释活性因子、元素和药物,赋予纳米复合材料生物功能,构建良好的“骨再生”和“血管再生”微环境,多信号多维度协同调控组织再生。

6、一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料的制备方法,包括以下步骤:

7、s1、首先选择一型细菌纤维素海绵、乙酸水溶液、氯化钙水溶液和磷酸水溶液;

8、s2、将一型细菌纤维素海绵裁剪成小块后,加入乙酸水溶液和zn2+/cu2+标准溶液进行磁力搅拌;

9、s3、然后逐步加入氯化钙水溶液和磷酸水溶液,调节ph值至适宜条件,然后再进行离心清洗;

10、s4、最后冷冻干燥并研磨成粉。

11、优选的,磁力搅拌的操作步骤为:将装有细菌纤维素海绵、乙酸水溶液和zn2+/cu2+标准溶液的容器置于磁力搅拌器上,搅拌10小时以上,以确保细菌纤维素海绵充分溶解或分散在溶液中,且加入的zn2+/cu2+离子均匀分布在整个体系中。

12、优选的,适宜条件为ph值范围为7.2-7.4。

13、优选的,离心清洗的步骤为:将磁力搅拌后的溶液转移到离心管中,进行高速离心,分离出上清液和沉淀物;接着收集上清液,测量其ph值,并向离心管中加入与上清液等体积的超纯水,用玻璃棒搅起沉淀使其与超纯水充分接触,实现对沉淀物的清洗,最后再次进行离心,重复上述清洗步骤三次或以上,直至洗出液的ph值达到7,通过离心清洗,可以有效去除溶液中的杂质和未反应的物质,提高最终产物的纯度。

14、优选的,冷冻干燥的时间为24小时-48小时,冷冻干燥机的冷冻温度设置在-60℃至-50℃,真空度保持在10-30pa;冷冻干燥过程中,样品在低温和真空条件下迅速脱水,可以最大程度地保持样品的原有结构和形态,通过冷冻干燥,样品中的水分含量极低,可以有效抑制微生物的生长和繁殖,从而延长样品的保质期。

15、一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料的使用方法,包括以下步骤:将材料填塞至骨缺损部位,通过递送抗感染药物,在安全有效控制感染的同时,协同促进由创伤和感染引起的骨和血管组织缺损的再生修复和功能重建。

16、本发明通过开发一种兼具可控降解、控释载药、促进组织再生的多级复合修复材料,具有重要的临床意义和应用价值;本发明旨在通过整合国内外生物材料、骨感染及骨与软组织修复研究领域的基础和临床研究成果,采用乳化电喷、主客体作用自组装等技术制备多级载药系统,结合元素掺杂铜等、分子自组装、静电纺丝和原位复合等技术,制备载药多级仿生细菌纤维素可降解骨材料;该材料通过多级固载以精准控释活性因子、元素和药物,赋予纳米复合材料生物功能,构建良好的“骨再生”和“血管再生”微环境,多信号多维度协同调控组织再生;同时,结合骨感染临床治疗的丰富经验,实现安全有效控制感染的同时,促进由创伤和感染引起的骨和血管组织缺损的再生修复和功能重建。

17、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

18、1、本发明通过乳化电喷、主客体作用自组装等技术制备多级载药系统,并结合多种技术制备成载药多级仿生细菌纤维素可降解骨材料,能够精准控释活性因子、元素和药物,为骨再生和血管再生提供适宜的微环境;

19、2、本发明制备的载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料具有良好的生物相容性和抗菌性能,能够在安全有效控制感染的同时,协同促进骨和血管组织缺损的再生修复和功能重建;

20、3、本发明提供的制备方法简单可行,制备得到的载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料具有较高的可塑性,可依据骨缺损形状完整填充,为骨缺损修复提供了一种新的解决方案。



技术特征:

1.一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料,其特征在于:所述材料通过乳化电喷、主客体作用自组装技术制备多级载药系统,并结合元素掺杂、分子自组装、静电纺丝和原位复合技术,制备成载药多级仿生细菌纤维素可降解骨材料。

2.如权利要求1所述一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料,其特征在于:所述材料能够精准控释活性因子、元素和药物,赋予纳米复合材料生物功能,构建良好的“骨再生”和“血管再生”微环境,多信号多维度协同调控组织再生。

3.如权利要求1-2任意一项所述的一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.如权利要求1-2任意一项所述的一种载zn2+/cu2+细菌纤维素骨修复材料的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:将所述材料填塞至骨缺损部位,通过递送抗感染药物,在安全有效控制感染的同时,协同促进由创伤和感染引起的骨和血管组织缺损的再生修复和功能重建。


技术总结
本发明属于骨科技术领域,提供了一种载Zn<supgt;2+</supgt;/Cu<supgt;2+</supgt;细菌纤维素骨修复材料及其制备方法,所述材料通过乳化电喷、主客体作用自组装技术制备多级载药系统,并结合元素掺杂、分子自组装、静电纺丝和原位复合技术,制备成载药多级仿生细菌纤维素可降解骨材料;本发明通过乳化电喷、主客体作用自组装等技术制备多级载药系统,并结合多种技术制备成载药多级仿生细菌纤维素可降解骨材料,能够精准控释活性因子、元素和药物,为骨再生和血管再生提供适宜的微环境;本发明制备的载Zn<supgt;2+</supgt;/Cu<supgt;2+</supgt;细菌纤维素骨修复材料具有良好的生物相容性和抗菌性能,能够在安全有效控制感染的同时,协同促进骨和血管组织缺损的再生修复和功能重建。

技术研发人员:胡岩君,姚钰,田梁杰,席宏伟,韩儒豪,杨玉生,潘春球
受保护的技术使用者:南方医科大学南方医院
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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