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磁性介孔磷灰石微球的构建及药物缓释性能

姚勇波  
【摘要】:磷灰石具有优良的生物活性、生物相容性和可降解性、无毒无害等优点,在骨修复、药物载体等领域具有广阔的应用前景。生物材料的生物活性和药物载放性能不仅与化学组成、化学结构有关,还与材料的磁性能和介孔结构有关,磁性介孔磷灰石微球已经成为生物医用材料领域的研究热点。本文以碳酸钙微球为前躯体,采用水热法和原位模板牺牲法将磁性碳酸钙微球转化为磁性介孔磷灰石微球。利用FTIR,XRD、SEM、TEM、ICP、BET等分析手段研究了磁性介孔磷灰石微球的物相结构、形貌和孔结构。以万古霉素作为模型药物,研究磁性介孔磷灰石微球的药物负载和释放性能,并探讨了介孔结构和磁性纳米粒子对药物载放的影响机制。 将含有有机质的贝壳溶液和碳酸钠溶液反应合成碳酸钙微球。采用水热法将碳酸钙微球转化为碳酸根型介孔磷灰石微球。介孔磷灰石微球直径约为5μm,结晶度较高。整个微球由棒状或者片状的磷灰石纳米粒子堆积而成,纳米粒子间的狭缝形成介孔结构,其吸附-脱附等温线为IV型,含有H3型迟滞环,孔径约为3.8 nm。水热法制备的介孔磷灰石微球具有良好的体外生物活性,浸泡在SBF溶液24 h后,其表面形成一层类骨型磷灰石。采用万古霉素作为药物模型,研究发现介孔磷灰石对万古霉素的负载效率为30.67~39.64%,而且表现出了良好的药物缓释性能,在磷酸缓冲溶液中释放20 h后,累积释放量为73.68~96.39%。 采用磁性四氧化三铁纳米粒子、含有有机质的贝壳溶液和碳酸钠溶液为原料,采用原位共沉淀法制备了磁性碳酸钙微球。通过水热法将磁性碳酸钙微球转化为磁性介孔磷灰石微球,并研究了磁性纳米粒子对微球的转化速率、体外生物活性和药物负载性能的影响规律。研究发现,磁性纳米粒子对功能微球的显微结构的影响不显著,磁性介孔磷灰石微球由磷灰石纳米粒子堆积而成,直径约为5μm,介孔孔径约为3.8 nm。然而,磁性纳米粒子显著提高了碳酸钙转化成磷灰石的速率,以及功能微球的体外生物活性。采用万古霉素作为药物模型,体外实验结果表明水热法制备的磁性介孔磷灰石微球对万古霉素的负载效率为27.24~37.96%,20 h内万古霉素的累积释放量为62.89~72.11%。与无磁性介孔磷灰石微球相比,具有更加优越的药物缓释性能。 在Na_2HPO_4/十六烷基三甲基溴化铵/环己烷/正丁醇乳状液体系中,采用原位模板牺牲法将磁性碳酸钙微球转化成磁性介孔磷灰石微球。功能微球由磷灰石纳米颗粒堆积而成,直径为5μm左右,N_2吸附-脱附等温线是IV型,迟滞环为H_3型。磁性介孔磷灰石微球具有良好的体外生物活性,在SBF溶液浸泡12 h后,表层被类骨型磷灰石覆盖。原位模板牺牲法制备的磁性介孔磷灰石微球具有极佳的药物负载和缓释性能。万古霉素的负载效率为81.77~89.85%,在PBS溶液中释放20 h后,万古霉素的累积释放量为51.43~83.11%。


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