本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域的方法，特別是涉及一種包埋載藥硅質(zhì)體磷酸鈣骨水泥及其制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)背景

骨腫瘤(bonetumor)是發(fā)生于骨骼或其附屬組織(血管、神經(jīng)、骨髓等)的腫瘤，是常見病。同身體其它組織一樣，其確切病因不明。腫瘤分為良性腫瘤和惡性腫瘤。良性腫瘤容易清除干凈，一般不轉(zhuǎn)移，不復(fù)發(fā)，對(duì)器官、組織只有擠壓、阻塞作用；惡性腫瘤破壞組織、器官的結(jié)構(gòu)和功能，一起壞死出血并感染，嚴(yán)重威脅人類生命。骨腫瘤或瘤樣病變以手術(shù)刮除或切除為主。腫瘤手術(shù)力求徹底，以免復(fù)發(fā)或引起惡變，手術(shù)切除后以填充人工合成骨修復(fù)材料進(jìn)行填充并治療。手術(shù)雖然可以快速切除原發(fā)病灶，但如果切除不干凈，癌細(xì)胞還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)散，然而化療藥物如紫杉醇、鹽酸阿霉素、柔紅霉素、長春新堿等在治愈患者或明顯延長患者生命方面有效作用，但對(duì)人體正常細(xì)胞也有相當(dāng)大的毒副作用。將抗癌藥物制劑化減少毒副作用便成為研究重點(diǎn)。

硅質(zhì)體藥物載體材料，即通過溶膠/凝膠法和自組裝過程形成的一種新型運(yùn)載材料，硅質(zhì)體中si的含量低于4%，脂質(zhì)層中形成一層原子厚度的硅氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加了穩(wěn)定性，解決了穩(wěn)定性差的問題。與脂質(zhì)體一樣，硅質(zhì)體具有脂質(zhì)雙層膜囊泡結(jié)構(gòu)，生物相容性好，并且可以生物降解，不會(huì)殘留在生物體內(nèi)。它不僅可以包埋親水性、親油性藥物，甚至還可兩親性藥物。利用硅質(zhì)體作為藥物載體可以輸送小分子抗癌藥物、蛋白質(zhì)藥物、基因以及磁性顆粒等各種不同功能的物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)多種藥物或多種治療方法的聯(lián)合，使之成為診斷癌癥和殺死癌細(xì)胞的有力工具。通過調(diào)控硅質(zhì)體表面si-o-si的縮合度，可控制內(nèi)載藥物的釋放速率。研究證明，隨著si-o-si縮合度增加，藥物釋放速率降低。

本發(fā)明結(jié)合藥物硅質(zhì)體包埋技術(shù)和可注射性無機(jī)磷酸鈣骨水泥材料相結(jié)合，能在體內(nèi)注射后形成以人工骨，alpha-磷酸三鈣水化后將硅質(zhì)體藥物固定于人工骨內(nèi)部，藥物又會(huì)隨著殼層的逐步降解得到緩慢釋放和降解，進(jìn)而安全地代謝出體外。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種包埋載藥硅質(zhì)體磷酸鈣骨水泥的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，：

一種包埋載藥硅質(zhì)體磷酸鈣骨水泥的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

（1）將自固化組分和制熱的納米材料混合，得到改性的骨水泥固相粉末，其中alpha-磷酸三鈣材料包裹運(yùn)載作用，紫杉醇@硅質(zhì)體起到抗癌的作用；

（2）以磷酸鈉為主體，以磷酸化殼聚糖、羥丙基甲基纖維素、明膠為改性劑，制備中性骨水泥固化液，改善了配方可注射性；

（3）將骨水泥固相粉末與固化液混合，增加了固化產(chǎn)物主要成分羥基磷灰石，紫杉醇@硅質(zhì)體在生物體內(nèi)具有很好的降解能力。

步驟（2）所述的磷酸溶液中磷酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20%，磷酸化殼聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-1%，羥丙基甲基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-1%，明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-1%；配制方式為室溫溶解或60℃以下加熱助溶，還可以輔以機(jī)械攪拌或磁力攪拌。

步驟（1）所述的紫杉醇@硅質(zhì)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-1%。

alpha-磷酸三鈣粒徑為15-100nm，紫杉醇@硅質(zhì)體為100-200nm；混合方式為使用瑪瑙研缽將粉末在干燥環(huán)境中充分研磨。

具體步驟如下：

（1）硅質(zhì)體原料的制備：

三頸瓶中加入十六烷胺和乙醇溶劑，充分溶解后加入1/2摩爾量的溴代十六烷，加入催化劑無水碳酸鈉，回流120h后停止反應(yīng)，反復(fù)精制得到雙十六烷胺；將雙十六烷胺與琥珀酸酐加入干燥的四氫呋喃中，充分反應(yīng)24h，濃縮，用氯仿溶解后依次用10%檸檬酸及飽和氯化鈉分液洗滌，溶劑蒸發(fā)后得粗產(chǎn)品，然后用乙腈重結(jié)晶精制；精制后的產(chǎn)物在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（edc）催化下，與氨丙基三乙氧基硅烷反應(yīng)，制備得到硅質(zhì)體粗原料，柱層析精制得到硅質(zhì)體精原料；

（2）載紫杉醇硅質(zhì)體的制備：

將步驟（1）中得到的組分用氯仿溶解，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑，加水溶液至脂質(zhì)膜中，超聲分散并在水浴60℃旋轉(zhuǎn)震蕩，得混懸液；擠壓過50nm孔徑大小的碳酸脂膜，得到粒徑大小均勻的硅質(zhì)體；載藥時(shí)，將各組分用氯仿溶解，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑，再加入紫杉醇等藥物，加水溶液至脂質(zhì)膜中，超聲分散并在水浴60℃旋轉(zhuǎn)震蕩，得混懸液，擠壓過50nm孔徑大小的碳酸脂膜，得到載藥型粒徑大小均勻的靶向性硅質(zhì)體，并使用冷凍干燥得到固態(tài)粉末；

（3）藥物運(yùn)載硅質(zhì)體骨水泥的制備：

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的磷酸二氫鈉溶液，配制方式可為室溫溶解或超聲助溶，還可以輔以機(jī)械攪拌或磁力攪拌；

按照固化液配方向該溶液中加入磷酸化殼聚糖，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-1%的磷酸化殼聚糖溶液；

按照固化液配方向磷酸鈉-磷酸化殼聚糖溶液中添加羥丙基甲基纖維素、明膠，得到最終質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-1%的羥丙基甲基纖維素和0.01-1%的明膠改性的固化液；

將硫酸鈣骨水泥與步驟（2）制得的載紫杉醇硅質(zhì)體以質(zhì)量比1000:1、500:1、200：1或100:1混合，混合方式為使用瑪瑙研缽將粉末在干燥環(huán)境中充分研磨；

將骨水泥粉末與固化液按所需固液比進(jìn)行調(diào)和，即可得到固化時(shí)間合適、可注射性較好的包埋載藥硅質(zhì)體磷酸鈣骨水泥。

若固化液長期不用，將其保存于4℃環(huán)境，使用前預(yù)溶。所述預(yù)溶方式為在37℃以下加熱使固化液成為易流動(dòng)的液體.

一種包埋載藥硅質(zhì)體磷酸鈣骨水泥，其特征在于，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。

一種包埋載藥硅質(zhì)體磷酸鈣骨水泥的應(yīng)用。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.制備方法簡(jiǎn)便，所用原料簡(jiǎn)單，適于大量生產(chǎn)。

2.所研制的載藥新配方改善了原骨水泥的生物相容性，通過加入具有熱療作用的紫杉醇@硅質(zhì)體，包埋載藥的硅質(zhì)體磷酸鈣骨水泥可注射性有所提高。

附圖說明

1、圖1為實(shí)施例1、2、3、4中需求的硅質(zhì)體載體和紫杉醇@硅質(zhì)體的sem照片。

2、圖2為實(shí)施例1制備含有硅質(zhì)體的骨水泥固化后得到的sem照片。

3、圖3為實(shí)施例1、2、3、4固化的骨水泥骨塊的力學(xué)曲線。

4、圖4為實(shí)施例4中制熱型骨水泥和普通骨水泥抑制腫瘤細(xì)胞的對(duì)比曲線。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例以發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

將alpha-磷酸三鈣分散在無水乙醇中配置成40g/l溶液，以400rpm混合進(jìn)行液相研磨4h，然后在該溶液中加入1000:1的紫杉醇@硅質(zhì)體，再加入0.5%的明膠，繼續(xù)在球磨機(jī)中球磨15min，將所得溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后得粉末。其中alpha-磷酸三鈣：紫杉醇@硅質(zhì)體=1000:1

稱取0.1g磷酸化殼聚糖、0.15g明膠、0.1g羥丙基甲基纖維素，溶解于19.65g磷酸氫鈉溶液中，制備得到20%磷酸氫鈉、1%磷酸化殼聚糖、1.5%明膠、1%羥丙基甲基纖維素的骨水泥固化液。

將骨水泥粉末與固化液按2-2.5g/ml的固液比進(jìn)行調(diào)和，參照標(biāo)準(zhǔn)astmc191測(cè)定初凝時(shí)間為11min。

實(shí)施例2

將alpha-磷酸三鈣分散在無水乙醇中配置成40g/l溶液，以400rpm混合進(jìn)行液相研磨4h，然后在該溶液中加入500:1的紫杉醇@硅質(zhì)體，再加入0.5%的明膠，繼續(xù)在球磨機(jī)中球磨15min，將所得溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后得粉末。其中alpha-磷酸三鈣：紫杉醇@硅質(zhì)體=500:1

稱取0.1g磷酸化殼聚糖、0.15g明膠、0.1g羥丙基甲基纖維素，溶解于19.65g磷酸氫鈉溶液中，制備得到20%磷酸氫鈉、1%磷酸化殼聚糖、1.5%明膠、1%羥丙基甲基纖維素的骨水泥固化液。

將骨水泥粉末與固化液按2-2.5g/ml的固液比進(jìn)行調(diào)和，參照標(biāo)準(zhǔn)astmc191測(cè)定初凝時(shí)間為15min。

實(shí)施例3

將alpha-磷酸三鈣分散在無水乙醇中配置成40g/l溶液，以400rpm混合進(jìn)行液相研磨4h，然后在該溶液中加入200:1的紫杉醇@硅質(zhì)體，再加入0.5%的明膠，繼續(xù)在球磨機(jī)中球磨15min，將所得溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后得粉末。其中alpha-磷酸三鈣：紫杉醇@硅質(zhì)體=200:1

稱取0.1g磷酸化殼聚糖、0.15g明膠、0.1g羥丙基甲基纖維素，溶解于19.65g磷酸氫鈉溶液中，制備得到20%磷酸氫鈉、1%磷酸化殼聚糖、1.5%明膠、1%羥丙基甲基纖維素的骨水泥固化液。

將骨水泥粉末與固化液按2-2.5g/ml的固液比進(jìn)行調(diào)和，參照標(biāo)準(zhǔn)astmc191測(cè)定初凝時(shí)間為16min。

實(shí)施例4

將alpha-磷酸三鈣分散在無水乙醇中配置成40g/l溶液，以400rpm混合進(jìn)行液相研磨4h，然后在該溶液中加入100:1的紫杉醇@硅質(zhì)體顆粒，再加入0.5%的明膠，繼續(xù)在球磨機(jī)中球磨15min，將所得溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后得粉末。其中alpha-磷酸三鈣：紫杉醇@硅質(zhì)體顆粒=100:1

稱取0.1g磷酸化殼聚糖、0.15g明膠、0.1g羥丙基甲基纖維素，溶解于19.65g磷酸氫鈉溶液中，制備得到20%磷酸氫鈉、1%磷酸化殼聚糖、1.5%明膠、1%羥丙基甲基纖維素的骨水泥固化液。

將骨水泥粉末與固化液按2-2.5g/ml的固液比進(jìn)行調(diào)和，參照標(biāo)準(zhǔn)astmc191測(cè)定初凝時(shí)間為18min。

所制備得到的骨水泥固化后材料如圖2所示，骨水泥固化后，alpha-磷酸三鈣發(fā)生了水化反應(yīng)，顆粒在水化過程中長成針狀，針結(jié)構(gòu)互相交織，具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，硅質(zhì)體顆粒固化在材料中，整體上并不影響骨水泥的形貌和性能。

將實(shí)施例1-4中摻雜紫杉醇@硅質(zhì)體的骨水泥固化后的骨塊，如圖3所示。實(shí)施例1中，在硅質(zhì)體在極低含量時(shí)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)千分之一）。直到實(shí)施例4中，硅質(zhì)體在含量提高到質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分之一時(shí)，與空白對(duì)比組相比，其固化后的力學(xué)性能沒有降低。

將實(shí)施例4中的固化后的骨水泥骨架放入含有mg骨肉瘤細(xì)胞的培養(yǎng)皿中，對(duì)比24小時(shí)的細(xì)胞生存率，結(jié)果如圖4所示?？瞻捉M為填充硅質(zhì)體的骨水泥，觀測(cè)結(jié)果說明沒有明顯的細(xì)胞毒性，實(shí)施例1-實(shí)施例4中為填充紫杉醇@硅質(zhì)體的骨水泥固化組，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例1中細(xì)胞生存率為92.7%，實(shí)施例2中細(xì)胞生存率為84.4%，實(shí)施例3中細(xì)胞生存率為72.3%，實(shí)施例4中細(xì)胞生存率為59.3%。結(jié)果說明包埋紫杉醇的塊狀骨水泥具有良好的癌細(xì)胞殺傷效能。