一种多巴胺纳米载药复合纤维及其制备方法

本发明涉及高分子生物医药，具体涉及一种多巴胺纳米载药复合纤维及其制备方法。

背景技术：

1、采用传统骨修复材料治疗骨质疏松性骨缺损的方法往往效果不佳，很难达到理想的临床效果。如何抑制骨吸收过快，促进骨缺损部位的骨再生，仍然是研究人员和骨科医生面临的挑战。聚-l-乳酸(polylactic acid，plla)因其良好的生物相容性和生物降解性成为最有前途的材料之一。此外，plla已被美国食品和药物管理局(fda)批准用于临床，易加工成具有定制形状的多孔支架。但plla表面易被细菌感染、成骨性能差、亲水性弱是阻碍其在临床应用中的主要问题。

2、近年来，无机金属离子作为抗菌剂，具有较高的安全性、持久性和耐热性。zn2+具有广谱的抗菌能力和极小的细菌耐药性，因此，plla复合材料表面引入zn2+涂层是抑制早期骨感染的一种有效途径。但zn2+存在突释问题，不能起到持久抗菌的作用。所以在plla复合材料表面构建zif-8载药纳米涂层从而持续释放zn2+杀灭细菌，但由于复合纤维的成骨能力不强，所以在zif-8纳米微粒中引入了黄酮类物质槲皮素(qu)，qu在体外预防骨吸收和体内局部促进新骨形成方面具有良好的生物活性，可以有效解决成骨能力差的问题，聚多巴胺(pda)涂层是一种有用的表面功能化方法，可在任何材料表面上形成多功能粘附纳米层，可实现细胞附着、增殖和分化。

3、目前制备骨修复材料的方法有皮克林乳液模板法、溶胶凝胶法、3d打印技术等，静电纺丝技术形成的纳米纤维因其形态和生物学上与天然纤维的细胞外基质(ecm)相似而倍受关注。除此之外，电纺纤维支架还有许多其他优点，如高表面积比、多孔的互联三维(3d)网络和高孔隙率，这些都有利于为细胞提供氧气和营养。所以静电纺丝技术是一种制备纳米纤维的简单通用的方法。

4、目前，尚未有研究者采用静电纺丝和自组装技术制备plla/zif-8@qu/pda复合纤维，但已有研究者成功制备zif-8@qu、plla/zif-8复合材料的报道。然而，zif-8@qu是纳米颗粒不利于细胞附着，并且容易在酸性环境下大量分解，plla/zif-8通过烧结的方式制备，但孔隙率与比表面积较低。不利于细胞附着。上述的复合材料在抑制细菌感染同时促进骨愈合方面还有待于进一步的提高。为此，本发明提供一种多巴胺纳米载药复合纤维及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种多巴胺纳米载药复合纤维及其制备方法，有效解决了现有的zif-8@qu酸性环境易分解且不利于细胞附着；plla/zif-8孔隙率与比表面积较低，也不利于细胞附着等技术问题，同时提供了一种药物持续释放且提高基底抗感染和骨修复性能，达到快速杀菌和骨愈合目的的多巴胺纳米载药复合纤维。

2、本发明的第一个目的是提供一种多巴胺纳米载药复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、将负载槲皮素的金属有机框架材料(zif-8@qu纳米微粒)溶于三氟乙醇中，再加入聚乳酸，得到纺丝液，通过静电纺丝，得到负载聚乳酸的复合纤维(plla/zif-8@qu复合纤维)；

4、将多巴胺加入到tris溶液中，调节ph至8.0～9.0，再加入所述负载聚乳酸的复合纤维，于80～90℃反应，得到多巴胺纳米载药复合纤维(plla/zif-8@qu/pda复合纤维)。

5、作为一种优选的实施方式，所述聚乳酸与负载槲皮素的金属有机框架材料的质量比为1.44:0.01～0.05。

6、作为一种优选的实施方式，所述多巴胺与负载聚乳酸的复合纤维的质量比为0.8～1.5:8。

7、作为一种优选的实施方式，所述反应的时间为2h。

8、作为一种优选的实施方式，所述静电纺丝的参数为：6号针头、10ml的注射器，电压为16～20kv，流速为2.5～3ml/h，将钛箔收集器，尺寸20mm×13mm×0.2mm在距离针头13～15cm处。

9、作为一种优选的实施方式，所述负载槲皮素的金属有机框架材料(zif-8@qu纳米微粒)的制备方法包括以下步骤：将槲皮素溶解于二甲基咪唑溶液中，再加入乙酸锌溶液，静置，离心，真空干燥即得。

10、作为一种优选的实施方式，所述槲皮素、二甲基咪唑与乙酸锌的质量比为3～24:330:55。

11、作为一种优选的实施方式，所述静置的时间为10～12h。

12、作为一种优选的实施方式，所述tris溶液具体为：将tris加入到去离子水中，搅拌至溶解后，采用1mol/l的盐酸调节ph至8.5即得。

13、本发明的第二个目的在于提供一种上述制备方法制备得到的多巴胺纳米载药复合纤维。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

15、(1)本发明将负载槲皮素的金属有机框架材料(zif-8@qu纳米微粒)溶于三氟乙醇中，再加入聚乳酸，得到纺丝液，通过静电纺丝混纺得到负载聚乳酸的复合纤维(plla/zif-8@qu复合纤维)；将多巴胺加入到tris溶液中，调节ph至8.0～9.0，再加入所述负载聚乳酸的复合纤维，于90℃反应，多巴胺的邻苯二酚基团首先失去一个电子而变成多巴胺-半醌结构之后，多巴胺-半醌自由基在分子间引发二聚化，形成儿茶酚-儿茶酚二聚体，而聚多巴胺物理吸附在plla/zif-8@qu复合纤维表面，聚多巴胺具有类似粘性蛋白的结构，邻苯二酚和氨基官能团，故而和纤维表面产生静电吸附作用，使得聚多巴胺交联层强力附着在纤维表面，得到均匀分散的ph响应型多巴胺纳米载药复合纤维(plla/zif-8@qu/pda复合纤维)。

16、(2)本发明得到的载药复合纤维具有较佳的ph响应性，且载药复合纤维的力学性能和生物活性(抗菌抗炎)均得到进一步的增强。在近红外辐射下，通过产生局部高温和活性氧，快速有效杀死细菌。同时，qu的释放促进了血管化骨再生，涂层通过促成骨材料qu的释放与pda与细胞之间的黏附作用，促进成骨细胞生长增殖。本发明提供的制备方法操作简便，成本低廉，在不改变基材本身的性能的同时，提高其生物活性和力学性能，达到强效杀菌和抗炎的目的，构建出具有光热强效抗菌的plla/zif-8@qu/pda骨诱导新型生物医学材料。

17、(3)本发明提供的多巴胺纳米载药复合纤维具有较高的载药量，其实施例1制备得到的多巴胺纳米载药复合纤维上的载药量高达30.6％。

18、(4)本发明提供的多巴胺纳米载药复合纤维的制备方法简单、高效，便于推广利用。

技术特征：

1.一种多巴胺纳米载药复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸与负载槲皮素的金属有机框架材料的质量比为1.44:0.01～0.05。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺与负载聚乳酸的复合纤维的质量比为0.8～1.5:8。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为2h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的参数为：6号针头、10ml的注射器，电压为16～20kv，流速为2.5～3ml/h，将钛箔收集器，尺寸20mm×13mm×0.2mm在距离针头13～15cm处。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负载槲皮素的金属有机框架材料的制备方法包括以下步骤：将槲皮素溶解于二甲基咪唑溶液中，再加入乙酸锌溶液，静置，离心，真空干燥即得。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述槲皮素、二甲基咪唑与乙酸锌的质量比为3～24:330:55。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述静置的时间为10～12h。

9.一种权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的多巴胺纳米载药复合纤维。

技术总结本发明公开了一种多巴胺纳米载药复合纤维及其制备方法，属于高分子生物医药材料技术领域，将负载槲皮素的金属有机框架材料溶于三氟乙醇中，再加入聚乳酸，得到纺丝液，通过静电纺丝混纺得到负载聚乳酸的复合纤维；将多巴胺加入到Tris溶液中，调节pH至8.0～9.0，再加入所述负载聚乳酸的复合纤维，于80～90℃反应，得到均匀分散的pH响应型多巴胺纳米载药复合纤维。本发明提供的制备方法方法操作简便，成本低廉，在不改变基材本身的性能的同时，提高其生物活性和力学性能，达到强效杀菌和抗炎的目的，构建出具有光热强效抗菌的PLLA/ZIF‑8@Qu/PDA骨诱导新型生物医学材料。技术研发人员：王英波,张栋,周天佑,合尼古丽·吾斯曼,管玉霜,马迎澳,邹国铭受保护的技术使用者：新疆师范大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11