本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料，具體涉及一種骨組織修復(fù)材料，尤其涉及一種具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、因創(chuàng)傷、骨病、腫瘤以及先天性疾病等原因造成的骨缺損、骨不連是臨床中常見(jiàn)的問(wèn)題。骨組織愈合和重建的早期階段，免疫系統(tǒng)將啟動(dòng)并招募大量的免疫細(xì)胞至缺損區(qū)域，引起腫瘤壞死因子(tnf-a)、白細(xì)胞介素-1(il-1)、白細(xì)胞介素-6(il-6)等大量細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)迅速釋放，導(dǎo)致組織耗氧增加和呼吸爆發(fā)，并在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧(ros)以有效清除受損傷的細(xì)胞和組織。但在很多病理情況下局部炎癥不能及時(shí)消退，導(dǎo)致ros水平局部過(guò)高，會(huì)直接或間接地破壞正常組織并且妨礙骨組織的再生。過(guò)量的ros不僅可作為信號(hào)分子上調(diào)多種炎癥相關(guān)信號(hào)通路，加重缺損區(qū)域的炎癥；同時(shí)ros可以通過(guò)多種途徑直接損傷正常細(xì)胞，甚至導(dǎo)致細(xì)胞干性喪失，影響細(xì)胞的成骨分化，阻止骨組織再生。因此，清除過(guò)量的ros、調(diào)節(jié)炎癥，構(gòu)建良好的再生微環(huán)境是一種促進(jìn)骨修復(fù)的重要策略。

2、介孔生物活性玻璃(mbg)是主要由硅、鈣、磷的氧化物組成的多孔材料，具有良好的生物相容性、降解性、骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性，是骨組織工程的常用材料。但單一的介孔生物活性玻璃功能單一，在調(diào)節(jié)骨缺損區(qū)域ros水平，調(diào)節(jié)炎癥等方面都無(wú)法滿足骨再生的需求，這將極大地限制介孔生物活性玻璃在骨再生領(lǐng)域的應(yīng)用。

3、l-精氨酸(l-arg)是一種天然氨基酸，可作為一氧化氮的供體，具有良好的生物相容性，研究表明l-精氨酸可消耗ros并釋放出有利于組織再生的一氧化氮和瓜氨酸。通過(guò)簡(jiǎn)單的方法將介孔生物活性玻璃與l-精氨酸的結(jié)合，制備多功能介孔生物活性玻璃雜化材料仍是個(gè)挑戰(zhàn)，且對(duì)促進(jìn)介孔生物活性玻璃在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

4、基于上述理由，特提出本技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料及其制備方法、應(yīng)用，通過(guò)反應(yīng)設(shè)計(jì)將l-精氨酸修飾到介孔生物活性玻璃表面，可以獲得具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料，并可將該雜化材料應(yīng)用于清除骨缺損區(qū)域過(guò)量的ros，調(diào)節(jié)骨免疫微環(huán)境，促進(jìn)骨組織再生。

2、本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)介孔生物活性玻璃進(jìn)行氨基化處理，制備得到氨基功能化的介孔生物活性玻璃；

5、(2)通過(guò)酰胺化反應(yīng)在氨基功能化的介孔生物活性玻璃上修飾高分子，制備得到高分子修飾的介孔生物活性玻璃；所述高分子為富含羧基的大分子；

6、(3)通過(guò)酰胺化反應(yīng)在高分子修飾的介孔生物活性玻璃上修飾l-精氨酸，得到所述介孔生物活性玻璃雜化材料。

7、本發(fā)明以介孔生物活性玻璃作為基體，硅烷偶聯(lián)劑在基體表面脫水縮合，為介孔生物活性玻璃表面提供氨基，然后其表面的氨基和高分子上的羧基通過(guò)酰胺化反應(yīng)可將高分子修飾到介孔生物活性玻璃表面，為l-精氨酸的引入提供了大量的反應(yīng)位點(diǎn)，高分子作為連接橋梁再次與l-精氨酸進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，將l-精氨酸枝接到高分子的分子鏈上，從而修飾到介孔生物活性玻璃表面；

8、通過(guò)氨基化處理、酰胺化反應(yīng)，利用富含羧基的大分子作為連接橋梁，能順利將l-精氨酸和介孔生物活性玻璃結(jié)合，修飾的l-精氨酸可消耗微環(huán)境中過(guò)量的活性氧(ros)并釋放出有利于組織再生的一氧化氮，賦予介孔生物活性玻璃清除活性氧和免疫調(diào)節(jié)的作用，在調(diào)控炎癥，促進(jìn)骨組織再生中發(fā)揮重要作用。

9、進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑為氨基硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑，包括且不限于γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。

10、進(jìn)一步地，步驟(1)中介孔生物活性玻璃和硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1：1-3，反應(yīng)條件為80℃下反應(yīng)24h。

11、其中，介孔生物活性玻璃和硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比優(yōu)選為1:2。

12、進(jìn)一步地，步驟(2)和步驟(3)的酰胺化反應(yīng)中均添加有羧基活化劑。

13、進(jìn)一步地，所述羧基活化劑包括1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和n-羥基琥珀酰亞胺，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和n-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為1:0.5-2。

14、其中，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和n-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比優(yōu)選為1:1。

15、進(jìn)一步地，所述高分子包括且不限于透明質(zhì)酸、海藻酸、明膠、羧甲基纖維素。

16、進(jìn)一步地，步驟(2)中氨基功能化介孔生物活性玻璃和高分子的質(zhì)量比為1:1-3，反應(yīng)條件為室溫反應(yīng)24h。

17、其中，氨基功能化介孔生物活性玻璃和高分子的質(zhì)量比優(yōu)選為1:2。

18、進(jìn)一步地，步驟(3)中高分子修飾的介孔生物活性玻璃和l-精氨酸的質(zhì)量比為1:0.5-2，反應(yīng)條件為室溫反應(yīng)24h。

19、其中，高分子修飾的介孔生物活性玻璃和l-精氨酸的質(zhì)量比優(yōu)選為1:1。

20、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供通過(guò)上述制備方法制備得到的具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料。

21、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料的應(yīng)用，包括1)清除活性氧、改善細(xì)胞微環(huán)境的應(yīng)用，2)調(diào)控巨噬細(xì)胞向抑炎型巨噬細(xì)胞極化、消除炎癥的應(yīng)用，3)促進(jìn)細(xì)胞的成骨分化、加速骨組織再生的應(yīng)用。

22、本發(fā)明還提供具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料在骨組織修復(fù)材料或免疫調(diào)節(jié)材料中的應(yīng)用。

23、比如，可以制備清除活性氧的材料，該材料包括上述具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料；可以制備免疫調(diào)節(jié)材料，包括上述具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料；還可以制備骨組織修復(fù)材料，該材料包括上述具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料。

24、本發(fā)明具有以下有益效果：

25、1、本發(fā)明通過(guò)使用多步反應(yīng)的方法在介孔生物活性玻璃表面接枝l-精氨酸，將介孔生物活性玻璃的成骨性能與l-精氨酸清除ros并釋放no的特性結(jié)合，制備了l-精氨酸修飾的介孔生物活性玻璃，得到了具有清除活性氧、免疫調(diào)節(jié)和骨再生功能的介孔生物活性玻璃雜化材料；該雜化材料具有良好的生物相容性、ros清除能力、免疫調(diào)節(jié)能力以及骨再生性能，在骨組織修復(fù)材料或免疫調(diào)節(jié)等生物醫(yī)用領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

26、2、本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，環(huán)境友好，具有較高的反應(yīng)效率，采用的原料均廉價(jià)易得且無(wú)毒副作用。

27、3、本發(fā)明針對(duì)所骨缺損以及組織再生過(guò)程中局部微環(huán)境的變化，采用天然氨基酸-l-精氨酸修飾介孔生物活性玻璃，將免疫調(diào)節(jié)與骨再生功能相結(jié)合，創(chuàng)造良好的骨免疫微環(huán)境以滿足骨缺損修復(fù)的需求，同時(shí)也適用于其他組織再生領(lǐng)域。