一种具有抗炎活性的多功能关节润滑材料及其制备方法和应用

本发明属于材料和生物医药，具体涉及一种具有抗炎活性的多功能关节润滑材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、骨关节炎是一种最普遍的慢性关节疾病，是为数不多的慢性衰老性疾病之一。骨关节炎是一种典型的润滑不足造成的“磨损性”关节疾病，其发生和发展受到诸多因素的影响，关节表面关节软骨的破坏和关节囊炎症是其主要特征。根据骨关节炎病情的发展情况，传统的治疗方式主要有注射透明质酸等黏弹剂、口服消炎药和关节置换。由于关节软骨处的血管不足，口服消炎药不能被快速吸收，还可能加重其它器官的负担。这种传统的治疗方法单一，无法实现抗炎和润滑协同治疗，因此治疗效率效果不理想。另一方面，由于关节炎部分炎症产生的活性氧、自由基等影响，透明质酸容易发生降解从而失去润滑效果，而反复频繁注射透明质酸等润滑剂又增加了患者感染的风险和经济负担。因此，为了提升骨关节炎患者的生活质量和治疗效果，尽可能避免不必要的痛苦，研发新型润滑/抗炎协同治疗的药物迫在眉睫。

2、碳化钛（ti3c2）作为一种新型的二维纳米生物材料，具有生物相容性好、比表面积大、润滑效果好等优异性能，在生物医药领域中有着广泛的应用前景。然而，在水、生理溶液以及复杂的生理环境中，ti3c2分散性差，无法实现长期有效的分散稳定性，因此无法实现药物的有效负载和可控释放此外，ti3c2无法消除炎症部分的活性氧，并且在水中的润滑效果较差，严重限制了其在生物和关节润滑等领域的应用。目前尚无有关技术实现ti3c2在关节润滑介质中的良好分散和稳定润滑，也缺乏ti3c2基药物负载与可控释放、抗炎、活性氧消除、骨关节协同润滑的制备方法。

技术实现思路

1、为了解决目前ti3c2在生物领域以及关节润滑应用中存在的问题，本发明提供一种多功能ti3c2基润滑材料及其制备方法和应用。采用预处理技术将葡萄糖氧化酶（gox）分子结构调整、降低催化活性后，采用梯度反应的方法修饰到ti3c2表面上，显著提高其在水等多种溶剂中分散性和稳定性，具有良好的光热转换性能，并实现了多种消炎药物的可控负载和响应性释放。

2、将二氧化锰量子点负载到ti3c2表面后，构建了二维纳米片和零维量子点的二维/零维耦合和有机/无机杂化的结构，该体系具有良好的协同润滑效果，能显著降低摩擦副之间的摩擦和磨损，实现长效润滑。二氧化锰量子点能有效消除关节炎部位的活性氧，协同近红外光诱导的光热和消炎药物的抗炎性能，实现骨关节炎的有效治疗并缓解患者疼痛。

3、本发明所采用的技术方案为：

4、使用二维材料ti3c2，利用预处理后的gox进行修饰后负载二氧化锰量子点和消炎药物，构建新型多功能关节润滑材料，实现近红外响应下的光热转换、药物控释、活性氧消除、长效润滑，进而实现骨关节炎的协同治疗。

5、上述所述的具有抗炎活性的多功能关节润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

6、（1）预处理gox后，采用梯度反应的方法可控修饰ti3c2，制备获得分散性良好的ti3c2溶液。

7、（2）将二氧化锰量子点负载到ti3c2纳米片上，制备获得零维/二维耦合的复合结构。

8、（3）将消炎药物负载到ti3c2纳米片上，制备获得药物负载量可控、在近红外光照射下响应性释放药物的纳米药物递送体系。

9、进一步地，步骤（1）中，gox预处理时缓慢加热，设置升温速度为1~5 ℃/min，升温到70~100 ℃，保持反应时间2~8 h；

10、所述gox分3~5次，逐量加入到ti3c2溶液中；

11、所述ti3c2、gox、去离子水的质量体积比100 mg：0.5 mg：20 ml。

12、进一步地，步骤（2）中，含有二氧化锰的量子点尺寸为1~200 nm；

13、所述ti3c2、mno2-qds的质量比为100 mg：0.04 mg。

14、进一步地，步骤（3）中，ti3c2、消炎药物的质量比为100 mg ：8 mg。

15、本发明提供了该具有抗炎活性的多功能关节润滑材料在关节润滑药物中的应用。

16、本发明提供了该具有抗炎活性的多功能关节润滑材料在药物负载中的应用。

17、优选地，该具有抗炎活性的多功能关节润滑材料负载消炎药物。

18、本发明提供了具有抗炎活性的多功能关节润滑材料负载消炎药物的方法。

19、本发明也提供了该具有抗炎活性的多功能关节润滑材料的减摩应用。

20、进一步地，所述的消炎药物可以为具有消炎作用的一种或者多种的混合物，如双氯酚酸钠、塞来希布、美洛昔康、洛索洛芬纳等非甾体抗炎药物。

21、本次发明的有益成果：

22、（1）采用预处理技术调整gox分子结构和催化活性后，通过梯度反应的方法，将gox修饰到ti3c2二维纳米片表面，首次通过酶修饰的方法解决了碳化钛在水中分散性差、不稳定的问题。

23、（2）创新性将二氧化锰量子点修饰到ti3c2二维纳米片上，构建新型无机/有机杂化、零维/二维结构耦合的复合润滑材料，发挥零维材料滚动润滑和二维材料滑动润滑的协同作用，首次赋予了ti3c2润滑材料活性氧消除能力。

24、（3）该润滑材料具有高的药物负载量、优异的光热转换性能，能实现多种消炎药物的高效负载和近红外照射下的可控释放，同时还能在关节润滑中展现出了优异的减磨性能。

25、（4）首次实现了ti3c2纳米材料在骨关节炎治疗中的润滑/抗炎协同治疗，不但减少了关节的磨损、延长关节寿命，还能解决了药物吸收缓慢、活性氧清除能力差的问题，为骨关节炎的治疗提供了一种新的治疗方法和技术。

技术特征：

1.一种具有抗炎活性的多功能关节润滑材料，其特征在于，预处理葡萄糖氧化酶，修饰碳化钛体，负载二氧化锰量子点和消炎药物，得到关节润滑材料。

2.一种权利要求1所述的一种具有抗炎活性的多功能关节润滑材料的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：

3.根据权利要求2的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的gox预处理时缓慢加热，设置升温速度为1~5 ℃/min，升温到70~100 ℃，保持反应时间2~8 h；

4.根据据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，二氧化锰的量子点尺寸为1~200 nm；

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，ti3c2、消炎药物的质量比为100 mg：8 mg。

6.一种权利要求1所述的具有抗炎活性的多功能关节润滑材料和/或权利要求2-5任一项所述的制备方法制备的具有抗炎活性的多功能关节润滑材料的应用，其特征在于，所述具有抗炎活性的多功能关节润滑材料应用于药物负载。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的药物为消炎药物。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，负载药物为单一的消炎药物或复合的消炎药物。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，负载药物为双氯酚酸钠、塞来希布、美洛昔康、洛索洛芬纳中的一种或多种。

10.一种权利要求1所述的具有抗炎活性的多功能关节润滑材料和/或权利要求2-5任一项所述的制备方法制备的具有抗炎活性的多功能关节润滑材料的应用，其特征在于，所述具有抗炎活性的多功能关节润滑材料应用于关节润滑和关节炎治疗体系。

技术总结本发明公开了一种具有抗炎活性的多功能关节润滑材料及其制备方法和应用。本发明的多功能关节润滑材料以碳化钛、葡萄糖氧化酶、二氧化锰量子点、消炎药物为主要成分，通过预处理技术将葡萄糖氧化酶分子结构调整、降低催化活性后，采用梯度反应的方法将其修饰到碳化钛二维纳米片表面，进一步负载二氧化锰量子点后，构建新型无机/有机杂化、零维/二维结构耦合的复合润滑材料。本发明解决了碳化钛在水中分散性差、不稳定的问题，消炎药物通过π‑π共轭作用和氢键作用负载到碳化钛上，实现良好的光热转换性能和近红外照射下的可控药物释放。将其作为关节润滑添加剂还具有优异的减摩抗磨性能，摩擦系数由0.2大幅度降低到0.039，在多种变工况条件下均具有良好的润滑效果。该多功能关节润滑材料的合成方法简便高效，具有细胞毒性低、光热转化率高、药物负载和控释效果好等优点，还具有活性氧清除性能和良好的润滑性能，大幅度降低关节的磨损、延长使用寿命，从而实现骨关节炎的润滑/抗炎协同治疗。技术研发人员：王丹丹,牛晨旭,刘哲,康双励,马晗青,吴艳华,刘建喜,公培伟受保护的技术使用者：曲阜师范大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4