用于治疗骨肉瘤的光热骨修复材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种光热骨修复材料，所述光热骨修复材料由合成聚合物和金属/金属氧化物颗粒组成，其中，所述金属/金属氧化物颗粒选自金属镁颗粒、金属铝纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒、金属铁颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒中的至少一种。本发明专利技术提供的光热骨修复材料，具有较高光吸收和高光热转换效率的光热性能，植入肿瘤病灶切除术后部位后，能够促进术后骨再生，同时对周边肿瘤组织和潜在的微小病灶进行根治，同时达到成骨和治疗的效果。

Photothermal Bone Repair Materials for the Treatment of Osteosarcoma and Their Application

【技术实现步骤摘要】
用于治疗骨肉瘤的光热骨修复材料及其应用
本专利技术属于生物医药材料
，尤其涉及一种用于治疗骨肉瘤的光热骨修复材料，一种用于治疗骨肉瘤的光热骨修复支架的制备方法。
技术介绍
在我国，骨肉瘤的发病率约为3/100万，占恶性肿瘤的0.2％。骨肉瘤也叫成骨肉瘤，是一种起源于骨间叶细胞的原发性恶性骨肿瘤，其特征为增殖的肿瘤细胞直接形成未成熟骨或骨样组织，较常发生在20岁以下的青少年或儿童，发病率居儿童、青少年恶性肿瘤的第三位。骨肉瘤好发于长骨干骺端，一般为股骨远端或胫骨近端，其次为肱骨近端，其他部位较少见。骨肉瘤不仅容易复发而且癌细胞血行转移发生早且发生率高。在初诊的骨肉瘤患者中，约有10％～20％的患者已经出现远处转移，且90％为肺转移。骨肉瘤一旦发生转移和复发，往往预示着预后不良，其5年整体生存率偏低。目前国内外公认的骨肉瘤治疗模式主要是：“术前新辅助化疗+肿瘤手术切除+术后辅助化疗”。手术治疗是最常用的治疗骨肿瘤的方法。手术治疗的目的是在适当的手术范围内完成肿瘤切除，同时保持肢体的最佳功能。但是手术治疗通常无法完全清除边界肿瘤组织和潜在的微小病灶，进而增加了肿瘤复发和二次转移的风险，所以需要加入一些介入治疗、冷热消融治疗等辅助治疗手段。另外，还有一些治疗方法正处于研究阶段，比如光动力治疗(郭政，我国骨肉瘤治疗的现状与问题及发展方向)、基因治疗(刘建刚,张积仁.cDNA基因芯片技术在骨肉瘤研究中应用.中华实用诊断与治疗杂志,2013,27(1):4-6.)、免疫治疗(孙吉亮,鄂正康,鞠海宁,等.免疫治疗在骨肉瘤中的研究进展.国际免疫学杂志,2014,37(2):141-144)、抗肿瘤生物材料治疗和干细胞治疗等。目前治疗手段，虽然已经大大提高了骨肉瘤的5年生存率，但仍达不到满意的治疗效果，并且更为关键的是，骨肉瘤的发病原因、生物学行为、辅助治疗方式和评价手段等诸多焦点问题仍未得到很好地解决，成为骨肉瘤有效治疗的瓶颈。光热疗法(photothermaltherapy,PTT)是将具备光热转换能力的材料靶向投递到肿瘤组织附近，通过其将光能转化热量，使肿瘤细胞微环境产生局部高温，从而对病灶产生杀伤作用，即当光热转换材料吸收光能后电子发生跃迁，电子激发能以非辐射方式释放，导致材料周围温度升高，杀伤肿瘤细胞或组织光热疗法作为一种新型的无创治疗方法，与传统的化疗/放疗方法相比，最显著的特点是作为非侵入式疗法，通过主动或被动肿瘤靶向实现选择性杀死肿瘤细胞，同时空间上光束可以控制只照射肿瘤部位，产生光热效应，从而避免正常组织的损伤，毒副作用小。这种具有选择性的光热疗法已经被认为是一种非常有前途的肿瘤治疗方法，近年来受到人们越来越多的关注。因此，寻求一种能够完全清除边界肿瘤组织和潜在的微小病灶，进而增加了肿瘤复发和二次转移的光热骨修复材料显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于治疗骨肉瘤的光热骨修复材料，旨在解决由于手术治疗通常无法完全清除边界肿瘤组织和潜在的微小病灶，进而增加了肿瘤复发和二次转移的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种用于治疗骨肉瘤的光热骨修复支架的制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术第一方面提供一种光热骨修复材料，所述光热骨修复材料由合成聚合物和金属/金属氧化物颗粒组成，其中，所述金属/金属氧化物颗粒选自金属镁颗粒、金属铝颗粒、氧化铝纳米颗粒、金属铁颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒中的至少一种。本专利技术第二方面提供一种光热骨修复材料的制备方法，包括以下步骤：提供光热骨修复材料，配置成骨修复浆料；其中，所述光热骨修复材料由合成聚合物和金属/金属氧化物颗粒组成，所述金属/金属氧化物颗粒选自金属镁颗粒、金属铝颗粒、氧化铝纳米颗粒、金属铁颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒中的至少一种；获取待成型的光热骨修复材料的参数数据，利用计算机软件设计构建光热骨修复材料的多参数数据模型，用快速成型系统Aurora软件将模型进行分层，保存为STL文件；调控低温沉积快速成型设备，并将所述骨修复浆料置于低温沉积制造系统物料罐中，将成型室降温至零下-30℃，恒温1～2h；打开系统Cark软件，导入设计好的模型结构STL文件，进行模型的数字化切片，获得二维层片数字信息，将结构模型数字CLI文件导入打印成型控制软件，低温快速成型制备多孔结构的光热骨修复材料。本专利技术提供的光热骨修复材料，以合成聚合物和金属/金属氧化物颗粒组成的骨修复材料作为载体，作为骨修复材料植入病灶切除术后的部位，在植入生物体内后，所述光热骨修复材料可产生不同金属阳离子，如镁离子、铝离子或铁离子等，产生的上述阳离子可促进磷酸盐类物质在材料表面沉积，促进成骨样细胞碱性磷酸酶的表达并诱导骨髓基质干细胞向成骨细胞分化，通过抑制骨髓基质干细胞向脂肪细胞的分化，提高骨膜的成骨能力，抑制破骨细胞的骨吸收功能，从而促使材料周围生成大量的成骨细胞，有效活化骨细胞，促进成骨细胞的增殖、分化及植入部位的血管长入，呈现高的矿化附着速率，增加了新骨的质量，有效促进植入部位的骨修复和骨愈合。将不同金属/金属氧化物颗粒添加入合成聚合物中，构成了聚合物-金属的复合多孔支架，会在继承聚合物材料的优点基础上，大大增强其力学强度、促成骨能力、抗肿瘤等作用，其力学强度非常适合作为填充类的骨修复材料，可最大程度地避免植入材料的应力遮挡效应。乙交酯-丙交酯共聚物的降解产物是乳酸和羟基乙酸，通过三羧酸循环代谢的终产物是二氧化碳和水，对人体无毒害作用。最重要的是材料中添加的不同金属/金属氧化物颗粒，可以中和乙交酯-丙交酯共聚物的酸性产物，避免诱导植入物在植体周围组织中的炎症反应，同时碱性环境可有效抵抗植入部位的感染，稳定植入部位组织的微环境。更重要的是，本专利技术提供的骨修复材料，选自含有金属镁颗粒、金属铝颗粒、氧化铝纳米颗粒、金属铁颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒中的至少一种的金属/金属氧化物颗粒，一方面，这些金属/金属氧化物颗粒本身具有较好的光热效应，即能够将光能转化为热能，且光热转换效率高，而且与合成聚合物复合后，仍然保持较好的光热效应，从而能够在形成骨生物支架后，通过该骨修复材料投递到肿瘤组织附近。光热骨修复材料将光能转化热量，使肿瘤细胞微环境产生局部高温，从而对病灶产生杀伤作用，即当光热转换材料吸收光能后发生电子跃迁，电子激发能以非辐射方式释放，导致材料周围温度升高，杀伤肿瘤细胞或组织，最终达到去除手术治疗难以清除的边界肿瘤组织和潜在的微小病灶。另一方面，上述金属/金属氧化物颗粒的光热效应发生在近红外波段，可以确保能穿透1cm以下深度的组织而不损伤中间的正常组织。综上，本专利技术提供的光热骨修复材料，具有较高光吸收和高光热转换效率的光热性能，植入病灶切除术后部位后，能够促进术后骨再生，同时对周边肿瘤组织和潜在的微小病灶进行根治，同时达到成骨和治疗的效果。本专利技术提供的光热骨修复支架的制备方法，以合成聚合物和金属/金属氧化物颗粒组成的材料作为骨修复载体材料，采用低温沉积快速成型技术快速成型，得到能够植入体内的光热骨修复材料，即光热骨修复支架。采用上述材料经低温沉积快速成型制备光热骨修复材料，可实现功能化结构与活性组成的最优化双重协同控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于治疗骨肉瘤的光热骨修复材料，其特征在于，所述光热骨修复材料由合成聚合物和金属/金属氧化物颗粒组成，其中，所述金属/金属氧化物颗粒选自金属镁颗粒、金属铝颗粒、氧化铝纳米颗粒、金属铁颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种用于治疗骨肉瘤的光热骨修复材料，其特征在于，所述光热骨修复材料由合成聚合物和金属/金属氧化物颗粒组成，其中，所述金属/金属氧化物颗粒选自金属镁颗粒、金属铝颗粒、氧化铝纳米颗粒、金属铁颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒中的至少一种。2.如权利要求1所述的光热骨修复材料，其特征在于，以所述骨修复材料的总重量为100％计，所述金属/金属氧化物颗粒的重量百分含量为5％～20％。3.如权利要求1所述的光热骨修复材料，其特征在于，所述金属/金属氧化物颗粒中，所述金属镁颗粒、所述金属铝颗粒、所述金属铁颗粒的粒径分别为30～150μm，所述氧化铝纳米颗粒、所述三氧化二铁纳米颗粒、所述四氧化三铁纳米颗粒的粒径分别为5～50nm。4.如权利要求1至3任一项所述的光热骨修复材料，其特征在于，所述合成聚合物选自聚羟基乙酸-羟基丙酸共聚物、左旋聚乳酸、聚己内酯中的至少一种。5.如权利要求4所述的光热骨修复材料，其特征在于，所述合成聚合物的分子量为10万～20万道尔顿，且分布系数D小于等于2.5Mw/Mn。6.如权利要求4所述的光热骨修复材料，其特征在于，所述合成聚合物的粘度为1.0～2.5dL/g。7.一种用于治疗骨肉瘤的光热骨修复支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供光热骨修复材料，配置成骨修复浆料；其中，所述光热骨修复材料由合成聚合物和金属/金属氧化物颗粒组成，所述金属/金属氧化物颗粒选自金属镁颗粒、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖毓霄，龙晶，陈英奇，李龙，秦岭，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44