纯钛表面淫羊藿苷/TiO2纳米管复合涂层的制备与药物释放分析

摘要

目的：
　　为提高种植体骨结合能力，本研究采用阳极氧化法制备TiO2纳米管，在其表面加载具有骨诱导作用的中药淫羊藿苷，形成淫羊藿苷/TiO2纳米管复合涂层，研究其药物加载及释放规律，为制备性能优异的种植体复合载药缓释系统提供理论依据。
　　实验方法：
　　1.将纯钛片进行预处理后，将其分成光滑纯钛丁（PT）组和TiO2纳米管（NT）组。PT组将原始钛片打磨抛光后备用；NT组通过阳极氧化处理制备；NT组及组各选出5枚试样，进行表面形貌、粗糙度和亲水性检测。扫描电镜（SEM）观察表面形貌，原子力显微镜（AFM）观测表面粗糙度，接触角实验检测亲水性。
　　2.从PT组选取20枚试样，NT组选取20枚试样，分别浸泡于浓度为10-3mol/ml和2×10-3mol/ml的淫羊藿苷溶液中制备PT10-3组(10枚）、 PT-2×10-3组(10枚）、 NT-10-3组(10枚)、NT-2×10-3组（10枚）组试样。采用SEM观察4组试样的表面形貌。
　　3.从 PT10-3组、PT-2×10-3组、NT-10-3组、NT-2×10-3组选取5枚试样，放入PB5溶液中浸泡，在快速释放阶段（前4小时，每小时一次〕和慢速释放阶段（前14天，每天一次）按照不同时间间隔吸出浸泡液，使用高效液相色谱法检测其浓度。绘制出淫羊藿苷的累积释放量曲线和累积释放百分比曲线，以测定淫羊藿苷的加载及释放规律。
　　4.从NT组取出15枚试样随机分成3组，分别制备淫羊藿苷/TiO2纳米管（ICA-NT）组，聚乳酸-羟基乙酸复合物（Lactic-co-Glycolic Acid）（OLGA）淫羊藿苷混合微粒/TiO2纳米管（混PLGA/ICA-NT）组， PLGA覆盖淫羊藿苷/TiO2纳米管（盖PLGA/ICA-NT)组。测定淫羊藿苷在各组涂层上的加载量及释放规律。
　　实验结果：
　　1.SEM检测显示：PT表面呈较光滑的不规则形貌，无特殊表面结构形成；NT表面形成了排列均一可控的管状阵列结构，管径大致为80±10nm。AFM分析得出，PT组试样的平均粗糙度数值为248.0±41.4nm，NT组的平均粗糙度值为405.8±53.6nm，PT组的粗糙度小于NT（P<0.05）。接触角检测可见，PT组接触角平均值为46.3±5.4°，NT组接触角为15.8±4.2°，PT组大于NT组(P<0.05)NT组亲水性大于PT组。
　　2.扫描电镜观察PT-10-3组、PT-2×10-3组、NT-10-3组、NT-2×10-3组表面微结构，可以看到，纯钛表面淫羊藿苷加载量较少，主要呈颗粒状分布；而TiO2纳米管加载量较大，呈团簇状。此外，高浓度浸泡液制备的淫羊藿苷/TiO2纳米管复合涂层（NT-2×10-3）相比低浓度浸泡组（NT-10-3），淫羊藿苷加载量较多且分布较均匀，可深入TiO2纳米管内部，故而加载量较大。
　　3.纳米管载药（NT-10-3、NT-2×10-3）组在快速释放阶段和慢速释放阶段的药物累积释放量曲线均明显高于对应的纯钛载药（PT-10-3、PT-2×10-3）组，提示纳米管可以有效增加载药量；而在纳米管载药组内比较发现：NT-2×10-3组相比NT-10-3组药物累积释放量较高，药物加载量较大。纳米管载药组相较纯钛载药组释放速度较为缓慢，释放时间延长，在快速释放阶段此特征更加明显。NT-2×10-3组与NT-10-3组相比，将释放时间从NT-10-3组的6 d延长为NT-2×10-3组的9d；同时高浓度组在慢速释放阶段缓释作用明显。因此PT-2×10-3组在4组中载药及缓释效果较好。
　　4.各组淫羊藿苷累积释放量相比：混PLGA/ICA-NT〉盖PLGA/ICA-NT>ICA-NT组，因此PLGA作为载体相比单纯TiO2纳米管载药量较大。在药物释放前4h，混PLGA/ICA-NT组及盖PLGA/ICA-NT组药物较ICA-NT组累积释放量较低，可以推测PLGA在快速释放阶段缓释作用较高。混PLGA/ICA-NT组及盖PLGA/ICA-NT组的释放时间（10d及12d）均长于ICA-NT组（9d），故PLGA与TiO2米管相比，缓释作用更强。 PLGA缓释效果在快速释放阶段较慢速释放阶段明显。
　　实验结论：
　　1.纯钛经阳极氧化法可形成排列均一可控的管状阵列结构，NT组试样粗糙度大于PT组，NT组接触角小于PT组，亲水性强于PT组。
　　2.TiO2纳米管表面与纯钛相比，淫羊藿苷加载量较多。高浓度浸泡液制备的淫羊藿苷/TiO2纳米管复合涂层组（NT-2×10-3）淫羊藿苷加载量明显高于低浓度浸泡组（NT-×1-3），药物分布均匀并可深入纳米管内部。
　　3.淫羊藿苷/TiO2纳米管复合涂层与纯钛表面淫羊藿苷涂层相比，载药量较大，缓释效果较强，释放时间延长。其中，高浓度浸泡液制备淫羊藿苷/TiO2纳米管复合涂层组释放量相比低浓度浸泡液组（NT-2×10-3)，载药量大且释放时间较长。
　　4.加载PLGA的淫羊藿苷/TiO2纳米管复合涂层可进一步增强/TiO2纳米管的加载及释放性能，将总体释放时间延长，其缓释效果在快速释放阶段显著。相比盖PLGA/ICA-NT复合涂层，混PLGA/ICA-NT复合涂层可显著提高淫羊藿苷的加载量。然而盖PLGA/ICA-NT复合涂层缓释效果较为明显，可将释放时间延长至12d。

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