具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911082336.6 (22)申请日 2019.11.07 (71)申请人 天津市口腔医院 地址 300000 天津市和平区大沽路75号 (72)发明人 刘浩李瑞欣李凤集王亚楠 尚建伟邹慧儒王爽连小丽 代晓华 (74)专利代理机构 天津市三利专利商标代理有 限公司 12107 代理人 杨欢 (51)Int.Cl. A61L 27/02(2006.01) A61L 27/12(2006.01) A61L 27/22(2006.01) A61L 27/24(2006.01) 。

2、A61L 27/50(2006.01) (54)发明名称 具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其 制备方法 (57)摘要 本发明属于生物学工程技术领域， 具体涉及 一种具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其 制备方法。 修复材料包括下述重量份组分： MXene 0 .3-3、 丝素蛋白30-60、 胶原蛋白20- 38.8、 以及羟基磷灰石9.5-30。 本发明基于 离散/堆积成形原理的低温3D打印法， 能最大程 度地保持打印材料的生物活性， 本发明提出将超 声分散后形成的MXene混悬液与丝素蛋白、 胶原 蛋白和羟基磷灰石复合制备骨修复材料， 使制得 的材料最大程度保持原材料的生物活。

3、性， 兼具良 好的光热功能和成骨活性。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 110935059 A 2020.03.31 CN 110935059 A 1.一种具有光热功能的MXene复合骨修复材料， 其特征在于， 包括下述组分： MXene、 丝 素蛋白、 胶原蛋白以及羟基磷灰石。 2.根据权利要求1所述的具有光热功能的MXene复合骨修复材料， 其特征在于， 包括下 述重量份组分： MXene 0.3-3、 丝素蛋白30-60、 胶原蛋白20-38.8、 以及羟基磷灰石 9.5-30。 3.根据权利要求1所述的具有光热功能的MXene复合骨修复材料， 其特征在于， 包括下 述重量份。

4、组分： MXene 0.6、 丝素蛋白52.6、 胶原蛋白31.6、 以及羟基磷灰石15.2。 4.根据权利要求1所述的具有光热功能的MXene复合骨修复材料， 其特征在于， 所述的 MXene为Ti3C2。 5.根据权利要求1所述的具有光热功能的MXene复合骨修复材料， 其特征在于， 所述的 复合骨修复材料具有光热功能以及成骨活性。 6.一种制备权利要求1-5任一项所述的具有光热功能的MXene复合骨修复材料的制备 方法， 其特征在于， 包括下述步骤： a.将MXene在水中超声， 制得MXene混悬液； b.将MXene混悬液与丝素蛋白溶液、 胶原蛋白凝胶、 羟基磷灰石共混后制得混合凝胶。

5、； c.设计三维打印模型， 将模型导入低温3D打印机软件中进行3D打印。 7.根据权利要求6所述的具有光热功能的MXene复合骨修复材料的制备方法， 其特征在 于， 步骤c中3D打印的步骤为： 将混合后的凝胶装入打印机料筒中准备打印， 设置打印参数， 打印针头直径200-600 m， 打印丝条间距设置为200 m800 m， 接收装置的温度控制在-10-13； 打印挤出的复合凝胶丝条遇低温固化， 将固化后的复合凝胶进行冷冻干燥及后期处 理， 冷冻温度-50， 真空度20Pa； 后期处理是先用无水乙醇浸泡， 再用质量百分比为0.10.5的NaOH溶液浸泡， 最后 用水将残留的乙醇和NaOH冲洗干。

6、净， 得到本发明的一种具有光热功能的MXene复合骨修复 材料。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110935059 A 2 具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于生物学工程技术领域， 具体涉及一种具有光热功能的MXene复合骨修 复材料及其制备方法。 背景技术 0002 由于骨特殊的微环境， 极易导致其他肿瘤转移到骨， 形成骨肿瘤。 目前骨肿瘤的治 疗方法主要包括手术和放化疗。 手术会造成大块的骨缺损， 很难自行修复， 同时手术难以确 保完全消除肿瘤细胞； 放化疗会带来严重的副作用。 因此， 如何杀灭术后可能存在的残余骨 肿瘤细胞， 同时修复手术。

7、后的骨缺损对骨肿瘤术后骨缺损的修复具有重要意义。 自体骨移 植因其具有良好的骨传导性和骨诱导性仍然是骨缺损植入的金标准。 随着材料学的发展， 骨植入材料越来越多地应用于临床。 0003 近年来， 光热疗法因其无创、 有效且无毒副作用的特点已受到越来越多的关注。 利 用吸收近红外光产生的热量杀灭靶向区域的肿瘤细胞， 防止对非靶向区域的损伤， 与放疗、 化疗相比优势明显， 侵入性较小， 使治疗区域组织快速恢复。 将组织工程支架材料和光热疗 法相结合， 制备出光热功能化的骨支架材料是治疗肿瘤骨缺损的有效途径， 通过热疗杀灭 肿瘤细胞， 同时支架具有成骨活性， 促进体内成骨。 光热材料CuFeSe2、。

8、 氧化石墨烯、 5Fe-BGC 和5Mn-BGC都被用于光热骨修复材料的研究中， 选择光热效果显著、 生物相容性好的光热材 料用于骨支架材料的制备尤为重要。 0004 MXene(Mn+1AXn)是一种具有二维层状结构的金属碳化物和金属氮化物材料， 化学 式为Mn+1AXn， 其中(n1 3)， M代表早期过渡金属， 比如Sc、 Ti、 Zr、 V、 Nb、 Cr或者Mo； A通常代 表第三主族和第四主族化学元素； X代表C或N元素。 MXene是一种具有前景的光热材料， 研究 发现大豆磷脂修饰的Ti3C2不仅表现出极好的生物相容性， 并且在体内和体外表现出很高的 光热转化效率， 且热稳定性很。

9、好。 此外， Li等已经证明了Ti3C2纳米片高的光热转化效率。 0005 因此如何将MXene与骨修复材料有效结合起来成为问题的关键， 尤其是在保证材 料具有良好的光热效果的同时不影响骨修复效果。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其制备方 法。 0007 本发明为实现上述目的， 采用以下技术方案： 0008 一种具有光热功能的MXene复合骨修复材料， ， 包括下述组分： MXene、 丝素蛋白、 胶 原蛋白以及羟基磷灰石。 0009 包括下述重量份组分： MXene 0.3-3、 丝素蛋白30-60、 胶原蛋白20-38.8、 以 及羟基。

10、磷灰石9.5-30。 0010 优选的， 包括下述重量份组分： MXene 0.6、 丝素蛋白52.6、 胶原蛋白31.6、 以及羟基磷灰石15.2。 说明书 1/3 页 3 CN 110935059 A 3 0011 所述的MXene为Ti3C2。 0012 所述的复合骨修复材料具有光热功能以及成骨活性。 0013 本发明还包括一种制备所述的具有光热功能的MXene复合骨修复材料的制备方 法， 包括下述步骤： 0014 a.将MXene在水中超声， 制得MXene混悬液； 0015 b.将MXene混悬液与丝素蛋白溶液、 胶原蛋白凝胶、 羟基磷灰石共混后制得混合凝 胶； 0016 c.设计三。

11、维打印模型， 将模型导入低温3D打印机软件中； 0017 d.将混合后的凝胶装入打印机料筒中准备打印， 设置打印参数， 打印针头直径 200-600 m， 打印丝条间距设置为200 m800 m， 接收装置的温度控制在-10-13； 0018 打印挤出的复合凝胶丝条遇低温固化， 将固化后的复合凝胶进行冷冻干燥及后期 处理， 冷冻温度-50， 真空度20Pa； 0019 后期处理是先用无水乙醇浸泡， 再用质量百分比为0.10.5的NaOH溶液浸泡， 最后用水将残留的乙醇和NaOH冲洗干净， 得到本发明的一种具有光热功能的MXene复合骨 修复材料。 。 0020 与现有技术相比， 本发明的有益效。

12、果是： 0021 本发明基于离散/堆积成形原理的低温3D打印法， 能最大程度地保持打印材料的 生物活性， 本发明提出将超声分散后形成的MXene混悬液与丝素蛋白、 胶原蛋白和羟基磷灰 石复合制备骨修复材料， 使制得的材料最大程度保持原材料的生物活性， 兼具良好的光热 功能和成骨活性。 附图说明 0022 图1是本发明光热功能骨修复材料外观图； 0023 图2是本发明光热功能骨修复材料石蜡切片图， MXene在材料中的分布图； 0024 图3是本发明光热功能骨修复材料在808nm激光照射下红外热成像图； 0025 图4是对照组与光热功能骨修复材料在倒置显微镜下图像； 0026 图5是成骨前体细胞。

13、MC3T3-E1在对照组与光热功能骨修复材料上的增殖图。 具体实施方式 0027 为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案， 下面结合附图和最 佳实施例对本发明作进一步的详细说明。 0028 实施例一： 将MXene通过超声分散于水中， 将MXene混悬液与丝素蛋白溶液、 胶原蛋 白凝胶、 羟基磷灰石在冰浴下进行共混(四种物质占最终骨修复材料的重量比为： 0.6、 52.6、 31.6、 15.2)， 得到共混凝胶， 将共混后凝胶装入低温3D打印机的料筒中， 打印 参数为： 打印针头直径260 m， 针头行走间距400 m， 接收装置的温度为-13， 打印出的冷冻 复合凝胶再进行冷。

14、冻干燥(冷凝温度-50， 真空度20Pa)， 进行后处理， 后期处理是先用 无水乙醇浸泡， 再用质量百分比为0.10.5的NaOH溶液浸泡， 最后用水将残留的乙醇和 NaOH冲洗干净； 制得本发明一种具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其制备方法。 0029 对照例一： 对照例一与实施例一的区别仅在于， 不含有MXene。 说明书 2/3 页 4 CN 110935059 A 4 0030 实施例二： 将MXene通过超声分散于水中， 将MXene混悬液与丝素蛋白溶液、 胶原蛋 白凝胶、 羟基磷灰石在冰浴下进行共混(四种物质占最终骨修复材料的重量比为： 0.3、 55.0、 20、 24.。

15、7)， 得到共混凝胶， 将共混后凝胶装入低温3D打印机的料筒中， 打印参 数为： 打印针头直径200 m， 针头行走间距200 m， 接收装置的温度为-13， 打印出的冷冻复 合凝胶再进行冷冻干燥(冷凝温度-50， 真空度20Pa)， 进行后处理， 后期处理是先用无 水乙醇浸泡， 再用质量百分比为0.10.5的NaOH溶液浸泡， 最后用水将残留的乙醇和 NaOH冲洗干净； 制得本发明一种具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其制备方法。 0031 实施例三： 将MXene通过超声分散于水中， 将MXene混悬液与丝素蛋白溶液、 胶原蛋 白凝胶、 羟基磷灰石在冰浴下进行共混(四种物质占最终骨修。

16、复材料的重量比为： 1.2、 30.0、 38.8、 30)， 得到共混凝胶， 将共混后凝胶装入低温3D打印机的料筒中， 打印参 数为： 打印针头直径600 m， 针头行走间距600 m， 接收装置的温度为-10， 打印出的冷冻复 合凝胶再进行冷冻干燥(冷凝温度-50， 真空度20Pa)， 进行后处理， 后期处理是先用无 水乙醇浸泡， 再用质量百分比为0.10.5的NaOH溶液浸泡， 最后用水将残留的乙醇和 NaOH冲洗干净； 制得本发明一种具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其制备方法。 0032 实施例四： 将MXene通过超声分散于水中， 将MXene混悬液与丝素蛋白溶液、 胶原蛋 。

17、白凝胶、 羟基磷灰石在冰浴下进行共混(四种物质占最终骨修复材料的重量比为： 3、 60、 27.5、 9.5)， 得到共混凝胶， 将共混后凝胶装入低温3D打印机的料筒中， 打印参数 为： 打印针头直径260 m， 针头行走间距800 m， 接收装置的温度为-12， 打印出的冷冻复合 凝胶再进行冷冻干燥(冷凝温度-50， 真空度20Pa)， 进行后处理， 后期处理是先用无水 乙醇浸泡， 再用质量百分比为0.10.5的NaOH溶液浸泡， 最后用水将残留的乙醇和NaOH 冲洗干净； 制得本发明一种具有光热功能的MXene复合骨修复材料及其制备方法。 0033 加入MXene量多会增强光热效果， 使温。

18、度升高得多， 但是温度过高会对正常组织造 成伤害， 因此本申请中以实施例一作为最优实施例进行论述。 0034 图1是本发明实施例一光热功能骨修复材料外观图； 图2是本发明实施例一光热功 能骨修复材料石蜡切片图， 观察MXene在材料中的分布图； 图3是本发明实施例一光热功能 骨修复材料在808nm激光照射下红外热成像图； 图4是对照例一与实施例一光热功能骨修复 材料在倒置显微镜下图像； 图5是实施例一成骨前体细胞MC3T3-E1在对照例一与实施例一 光热功能骨修复材料上的增殖对照图。 0035 从图1可以看出,本发明的光热功能骨修复材料打印的材料孔径均匀， 结构规整； 从图2可以看出， MXe。

19、ne在材料中的分布较为均匀； 从图3可以看出， 本发明光热骨修复材料 在808nm激光照射下温度显著高于材料周围温度， 具有较好的光热效果； 从图4可以看出， 实 施例一与对照例一相比MXene成像明显； 从图5可以看出， 成骨前体细胞MC3T3-E1在光热功 能骨修复材料上的增殖高于对照例， 表明一定的MXene添加量促进了细胞的增殖。 0036 以上内容仅为本发明的较佳实施例， 对于本领域的普通技术人员， 依据本发明的 思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 本说明书内容不应理解为对本发明 的限制。 说明书 3/3 页 5 CN 110935059 A 5 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 6 CN 110935059 A 6 图4 图5 说明书附图 2/2 页 7 CN 110935059 A 7 。