一种用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针及其制备方法和应用

本发明涉及生物医用材料，具体涉及一种用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针及其制备方法和应用。

背景技术：

1、牙周炎是糖尿病最常见的并发症之一，对患者的口腔健康构成威胁，是糖尿病患者牙齿脱落的主要原因之一。简单来说，糖尿病患者由于长期的高血糖，会导致糖化终产物(ages)的积累增加。这些ages激活关键炎症调控因子如nf-κb。这些炎症途径的激活促进了炎性细胞因子的产生和释放。炎症介质的上升可直接刺激破骨细胞的形成和活性增加，加剧牙槽骨的吸收过程。与此同时，炎症也对成骨细胞产生不利影响，抑制了新骨组织的形成和矿化过程，导致骨组织的再生能力受损。进一步地，糖尿病诱发的微血管病变会导致牙周组织的血液供应减少，影响其营养和氧气供应，从而影响牙齿支持组织的健康，阻碍牙周修复。最终致使牙槽骨缺损难以恢复，削弱牙齿的稳定性，使得受病患牙发生松动、脱落。目前对牙周炎的治疗局限于减少炎症和促进牙龈等软组织的有限再生来提供暂时的缓解，且糖尿病性牙周炎的治疗方法均需依赖于全身血糖控制。然而，即使采用这种策略，如果患者在牙周手术后的血糖水平调节不佳，仍存在感染发展和伤口愈合延迟的风险，严重影响糖尿病牙周炎患者的生活质量。因此，迫切需要一个多功能平台，可以自固定、降低局部血糖水平，有效管理炎症，增强组织微环境，促进组织修复。

2、随着微针技术的发展，微针技术经历了显著的发展和发展，已被证明在促进各种物质的经皮传递方面是有效的，包括小分子药物、蛋白质和细胞因子。治疗药物被封装在微针的尖端，允许深入穿透组织。此外，微针贴片可以与组织产生机械联锁，为贴片提供固位力。虽然微针已经证明了其在各种治疗药物经皮传递中的有效性，但基于mof在治疗糖尿病牙周炎中的应用仍相对未被探索。

3、在本研究中，我们创新性地设计了双层微针来解决糖尿病牙周炎中的过量活性氧和高血糖微环境问题。我们的设计理念是控制炎症和创造适宜组织修复的微环境，提供促进牙周硬组织和软组织的“因地制宜”的修复方式。双层微针具有两层结构，插入牙周软组织中的修复尖端含有可溶性透明质酸和负载葡萄糖氧化酶的mg-mof，贴附于牙槽骨表面的硬组织修复基底由甲基丙烯酰胺明胶和纳米羟基磷灰石组成。这种设计确保了双层微针具有低血糖、抗炎、新生血管和新骨生成等能力。最终，该方法旨在在糖尿病牙周炎损伤中实现牙周软、硬组织协同再生的目标，为糖尿病牙周炎的临床治疗提供新的治疗思路。

技术实现思路

1、基于技术背景存在的问题，本发明的首要目的是提供了一种用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针，所述的双层微针包括基底和针体，所述的基底由甲基丙烯酰化明胶负载纳米羟基磷灰石水凝胶前体制备得到，所述的甲基丙烯酰化明胶负载纳米羟基磷灰石水凝胶前体通过以下方法制备得到：

2、(1)加热pbs溶液，加入10％w/v明胶，搅拌形成均匀的白色液体，将丙烯酸甲酯缓慢滴加入上述白色液体中，水浴搅拌；用pbs稀释，终止反应；用透析膜载去离子水中透析；冻干得到gelma前体；

3、(2)将步骤(1)得到的5％-15％w/v gelma前体、0-10％w/v nha和0.1％w/v二甲氧基苯甲酰基磷酸酯溶于去离子水中，超声，获得甲基丙烯酰化明胶负载纳米羟基磷灰石水凝胶前体。

4、优选的，步骤(2)所述的nha加入量为5-10％w/v。

5、优选的，步骤(2)所述的gelma前体加入量为10-15％w/v。

6、优选的，步骤(1)所述的pbs溶液的温度为60℃，丙烯酸甲酯的加入量为8％w/v，水浴反应的温度为50℃。

7、优选的，所述的针体由载药针体凝胶制备，所述的载药针体凝胶的制备方法如下：(a1)按照质量比5∶19将mgcl2和没食子酸溶解在去离子水中，在120℃的烘箱中反应，离心，洗涤，干燥后获得浅灰色mg-mof固体粉末；(a2)将(a1)中所获mg-mof超声处理，将葡萄糖氧化酶加入到上述mg-mof分散体中，在冰水浴中搅拌，离心，洗涤，烘干后获得gox/mg-mof；(a3)将步骤(a2)获得的gox/mg-mof与透明质酸混合，得到载药针体凝胶；

8、优选的，步骤(a2)所述的葡萄糖氧化酶固定在mg-mof上。

9、本发明的第二目的是提供所述的双层微针的制备方法，包括如下步骤：

10、(s1)制备pdms微针模板；

11、(s2)制备针体：用移液枪吸取10～20μl配置好的载药针体凝胶，滴到步骤(s1)制备得到的pdms微针模板上，负压注模：放入真空干燥箱中真空-1～-0.8mpa负压注模：反复抽真空2～3次，每次3～5min，室温下自然干燥后获得gox/mg-mof的微针；

12、(s3)制备基底：将制备得到的甲基丙烯酰化明胶负载纳米羟基磷灰石水凝胶前体平铺到步骤(s2)中的针尖注满载gox/mg-mof的基质凝胶的微针模板上，波长365纳米的uv光照射30秒，自然干燥后即得双层微针。

13、优选的，步骤(s2)所述的载药针体凝胶中透明质酸、葡萄糖氧化酶、mg-mof的质量比为500～250∶0.2∶50。

14、本发明的第三目的是提供所述的双层微针用于制备治疗牙周炎药物中的应用。

15、本发明的第四目的是提供所述的双层微针用于制备治疗糖尿病牙周炎药物中的应用。

16、本发明的有益效果是：(1)本发明提供了一种用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针，所述的双层微针包括基底和针体，所述的针体由gox/mg-mof制备得到，具有良好的抗氧化作用，溶液浓度达到100μg/ml时能很好的发挥清除活性氧的作用；所述的基底由甲基丙烯酰化明胶负载纳米羟基磷灰石水凝胶前体制备得到；制备得到的微针呈上下两层结构；(2)本发明所述的双层微针，具有良好的力学性能，细胞毒性低，且对小鼠的心、肝、脾、肺、肾病理切片并未见明显炎性浸润细胞的出现或观察到异常的组织增生，具有低毒性和良好的生物相容性；(3)本发明所述的双层微针，具有促进成骨细胞分化和增加mc3t3-e1的矿化结节的形成；诱导huvecs生成血管的管长度与新生血管节点数，促进成骨和血管生成；(4)本发明所述的双层微针具有抗炎特性，促进组织恢复，还具有具有良好的局部降糖作用；促使恢复牙龈中由于病损所导致的牙周胶原纤维损伤和促进牙槽骨再生的作用；(5)所述的双层微针对糖尿病牙周炎所致软硬组织缺损具有良好的修复效果，能有效提高患者的生活质量。(6)所述的微针贴片安全、有效、低成本、高效率等优点，在糖尿病所至慢性炎症、牙周炎等生物医学领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针，其特征在于，所述的双层微针包括基底和针体，所述的基底由甲基丙烯酰化明胶负载纳米羟基磷灰石水凝胶前体制备得到，所述的甲基丙烯酰化明胶负载纳米羟基磷灰石水凝胶前体通过以下方法制备得到：

2.如权利要求1所述的用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针，其特征在于，步骤(2)所述的nha加入量为5-10％w/v。

3.如权利要求1所述的用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针，其特征在于，步骤(2)所述的gelma前体加入量为10-15％w/v。

4.如权利要求1所述的用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针，其特征在于，步骤(1)所述的pbs溶液的温度为60℃，丙烯酸甲酯的加入量为8％w/v，水浴反应的温度为50℃。

5.如权利要求1所述的用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针，其特征在于，所述的针体由载药针体凝胶制备，所述的载药针体凝胶的制备方法如下：(a1)按照质量比5∶19将mgcl2和没食子酸溶解在去离子水中，在120℃的烘箱中反应，离心，洗涤，干燥后获得浅灰色mg-mof固体粉末；

6.如权利要求5所述的用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针，其特征在于，步骤(a2)所述的葡萄糖氧化酶固定在mg-mof上。

7.如权利要求1-6任一项所述的双层微针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求5所述的双层微针的制备方法，其特征在于，步骤(s2)所述的载药针体凝胶中透明质酸、葡萄糖氧化酶、mg-mof的质量比为500～250∶0.2∶50。

9.如权利要求1-3任一项所述的双层微针用于制备治疗牙周炎药物中的应用。

10.如权利要求1-3任一项所述的双层微针用于制备治疗糖尿病牙周炎药物中的应用。

技术总结本发明涉及生物医用材料领域，公开了一种用于治疗糖尿病牙周炎的双层微针及其制备方法和应用，包括基底和针体，针体由GOX/Mg‑MOF制备，具有良好的抗氧化作用；基底由甲基丙烯酰化明胶负载纳米羟基磷灰石水凝胶前体制备；微针具有良好的力学性能，细胞毒性低，且对小鼠的心、肝、脾、肺、肾病理切片并未见明显炎性浸润细胞的出现或观察到异常的组织增生，具有低毒性和良好的生物相容性；促进成骨和血管生成；促进组织恢复和良好的局部降糖作用；促使恢复牙龈中由于病损所导致的牙周胶原纤维损伤和促进牙槽骨再生的作用；还具有有效、低成本、高效率等优点，在糖尿病所至慢性炎症、牙周炎等生物医学领域具有广阔的应用前景。技术研发人员：范增杰,瞿亚宁,王志龙受保护的技术使用者：兰州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11