多孔纳米羟基磷灰石作为骨相关药物控释载体的研究

摘要

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,Ca10(PO4)6(OH)2),一种生物陶瓷材料,因其成分与天然骨组织相似、具有良好的吸附性、生物相容性和骨传导性,以及可被应用在骨组织药物载体和骨填充等生物医学领域而受到广泛关注。作为药物载体,不同形貌和表面性能的羟基磷灰石材料对于不同药物分子包载性能影响的研究是目前研究的热点。由于制备的材料颗粒较大、可注射性差、稳定性不佳以及释药速率不合理等原因,可应用于临床的材料较少。本实验中,维生素C(VC)既作为HAP的所载药物,对HAP的形貌也起到了调节作用,继而形成制备了包载VC的HAP材料。
　　 本研究课题主要包含以下四项研究内容:制备包载有VC的羟基磷灰石纳米颗粒;并对载药颗粒进行材料学方面的表征与分析,包括表面形貌、化学成分和结晶特点等;从药剂学角度出发,对所得载药材料的药物释放动力学进行实验、表征与分析,包括药物缓释特点等;从生物学角度出发,对所得载药材料的体外生物学活性进行初步评价。
　　 首先,利用超声辅助的化学共沉淀法制备了多孔HAP纳米材料,并实现了其对VC的包载,实验中制备了三种载药量的HAP纳米球载体。采用透射电镜、场发射扫描电镜、氮气吸附孔径分析仪、X-射线粉末衍射仪、傅立叶红外光谱仪和紫外分光光度计等对所得纳米材料的微观形貌、粒径分布、孔径分布、物相、表面官能团和负载VC量进行了表征和分析。结果表明:在实验条件下,利用声化学方法可以制得多孔HAP纳米颗粒,并实现了其对VC的包载,实验制备了三种载药量的弱结晶HAP颗粒,其粒径分布较宽,平均孔直径在15nm以下。
　　 其次,分析和表征了三种载药颗粒的载药率,并以模拟体液为药物的溶出液,分别研究了三种载体的药物释放动力学性能,包括其缓释性能和在不同超声强度作用下的药物释放性能。结果表明:载体对VC具有缓释的能力,持续释药长达1～2个月。在超声辅助的条件下,三种载药量的HAP纳米球载体均具有持续释药的特点,增大超声功率能够加快载药粒的释药速率。结合材料学和药剂学方面的初步研究结果提出了载体与药物的相互作用及结构形成的机理。
　　 最后,利用VC对MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性具有促进作用的特性,对载体材料的生物学活性进行了体外评价。短期细胞实验表明,这种载有VC的材料能增强MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性,VC的生物学活性得到了保持,载体材料具有较好的细胞相容性。实验结果预示了载药颗粒能够进一步促进骨组织胶原蛋白形成、骨钙素沉淀和新骨生成,加速骨组织修复。
　　 本实验利用材料学、药剂学和生物学的研究方法,成功制备了具有骨相关药物缓控释性能的多孔弱结晶HAP载药材料,这种载药多孔HAP纳米颗粒在骨组织药物传递系统、骨修复、牙科及临床肿瘤领域具有很大应用前景。