本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程以及抗感染治療領(lǐng)域，特別涉及一種含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在隨著抗生素耐藥性的日益嚴(yán)重，開發(fā)新型抗感染材料和治療策略已成為全球性的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的抗生素治療正面臨抗菌效果下降、副作用增加等問題，因此，尋找和開發(fā)新的抗感染方法變得尤為重要。近年來，納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用為抗感染治療提供了新的思路。其中，含鎵元素的納米材料因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在抗感染領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。鎵元素能夠干擾細(xì)菌的代謝過程，從而抑制細(xì)菌的生長。然而，單一的含鎵納米材料在實(shí)際應(yīng)用中仍存在局限性，如生物相容性差、穩(wěn)定性不足等問題。

2、聚合多巴胺納米粒子因其良好的生物相容性、易功能化以及優(yōu)異的穩(wěn)定性，在藥物遞送、生物成像等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。聚合多巴胺的合成過程簡單，可以通過多巴胺的氧化自聚合反應(yīng)快速制備，且聚合多巴胺表面富含酚羥基，易于進(jìn)一步的功能化修飾。

3、因此，針對臨床上在感染性骨缺損治療中現(xiàn)有的骨填充材料缺乏抗菌特性，成骨性能較差，抗生素骨水泥鏈珠耐藥，不能吸收和成骨不佳的等問題，有必要開發(fā)新型抗感染復(fù)合微球，有望為抗感染治療提供一種高效、安全的新策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是提供一種含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球及其制備方法與應(yīng)用，該復(fù)合微球高效、安全、制備簡便，用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的抗菌治療，尤其是用于骨科感染性骨缺損等疾病的治療，展現(xiàn)出優(yōu)異的廣譜抗菌效果和良好的生物相容性。

2、在本發(fā)明的第一方面，提供了一種含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球，所述復(fù)合微球由聚多巴胺納米粒子吸附嵌入含鎵元素仿生礦化粒子表面與內(nèi)部的納米結(jié)構(gòu)中組成，其中，所述聚多巴胺納米粒子在所述含鎵元素仿生礦化粒子中呈嵌入式彌散狀分布；

3、所述聚多巴胺納米粒子為球狀的納米粒子；

4、所述含鎵元素仿生礦化粒子為仿生礦化粒子中摻雜鎵離子得到，所述仿生礦化粒子為由如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的物質(zhì)組成：碳酸羥基磷灰石1-80wt％,羥基磷灰石2-90wt％、白磷鈣石0-60wt％、無定型磷酸鈣0-40wt％、磷酸三鈣0-50wt％。

5、進(jìn)一步地，所述聚多巴胺納米粒子的直徑在50-500nm之間；所述仿生礦化粒子為不規(guī)則的納米粒子，顆粒大小分布在200nm-5μm之間。

6、在本發(fā)明的第二方面，提供了一種含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球的制備方法，所述方法包括：

7、所述模擬體液中加入含鎵元素的溶液，獲得改良的模擬體液；

8、將所述改良的模擬體液在高溫高壓下反應(yīng)，后自然冷卻、過濾、干燥，獲得含鎵元素仿生礦化粒子；

9、將鹽酸多巴胺溶于水中，后加入引發(fā)劑，調(diào)節(jié)ph值加熱攪拌反應(yīng)，后離心、洗滌、干燥，獲得聚多巴胺納米粒子；

10、將所述含鎵元素的仿生礦化粒子與所述聚合多巴胺納米粒子通過整合，獲得含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球。

11、在本發(fā)明的第三方面，提供了所述的含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球在制備抗感染藥物中的應(yīng)用。

12、本發(fā)明實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

13、本發(fā)明將含鎵元素的仿生礦化粒子與聚合多巴胺納米粒子通過氧化還原反應(yīng)與自聚合反應(yīng)進(jìn)行整合，不僅可以發(fā)揮含鎵納米材料的抗感染特性，還能利用聚合多巴胺的優(yōu)點(diǎn)，提高復(fù)合材料的生物相容性和穩(wěn)定性。具體含有以下效果：

14、(1)高效抗菌性：本發(fā)明利用鎵元素的優(yōu)秀抗菌特性，通過仿生礦化過程將其與聚多巴胺納米粒子結(jié)合，制備的復(fù)合微球?qū)Χ喾N細(xì)菌具有顯著的廣譜抗菌效果，能夠有效抑制和殺滅病原體，降低感染風(fēng)險(xiǎn)。

15、(2)良好的生物相容性：聚多巴胺納米粒子具有良好的生物相容性，這使得本發(fā)明的復(fù)合微球在生物體內(nèi)使用時(shí)更為安全，減少對宿主組織的刺激和炎癥反應(yīng)，適合用于直接接觸敏感組織的醫(yī)療應(yīng)用。

16、(3)制備方法簡便：本發(fā)明的制備過程簡單、條件溫和，無需復(fù)雜設(shè)備，便于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用，有助于降低生產(chǎn)成本和推廣使用。

17、(4)可調(diào)控性強(qiáng)：通過調(diào)節(jié)聚多巴胺納米粒子和含鎵礦化粒子的比例、反應(yīng)條件等，可以控制復(fù)合微球的尺寸、形態(tài)和抗菌性能，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。

18、(5)該抗感染復(fù)合微球可廣泛應(yīng)用于已用領(lǐng)域，如人工關(guān)節(jié)、牙種植體、骨科固定器械等，有效提高復(fù)合微球的生物相容性、骨整合速度和抗感染能力，從而提升治療效果和患者的生活質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球，其特征在于，所述復(fù)合微球由聚多巴胺納米粒子吸附嵌入含鎵元素仿生礦化粒子表面與內(nèi)部的納米結(jié)構(gòu)中組成，其中，所述聚多巴胺納米粒子在所述含鎵元素仿生礦化粒子中呈嵌入式彌散狀分布；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球，其特征在于，所述聚多巴胺納米粒子的直徑在50-500nm之間；所述仿生礦化粒子為不規(guī)則的納米粒子，顆粒大小分布在200nm-5μm之間。

3.一種含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述含鎵元素的溶液為鎵酸鹽溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述高溫高壓的條件包括：溫度范圍為60-220℃，壓強(qiáng)范圍為63.4kpa-205.8kpa。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑包括過硫酸銨、過硫酸鉀、氮-氮四甲基乙二胺、偶氮二異丁腈中的一種或多種，所述引發(fā)劑與所述鹽酸多巴胺的添加比例范圍為0.1wt％-5wt％，所述ph值范圍為7.3-7.4。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述含鎵元素的仿生礦化粒子與所述聚合多巴胺納米粒子的質(zhì)量比范圍為1:10-10:1。

8.權(quán)利要求1-2任一所述的含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球在制備抗感染藥物中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種含鎵仿生礦化粒子與聚多巴胺納米粒子的復(fù)合微球及其制備方法，所述復(fù)合微球由聚多巴胺納米粒子吸附嵌入含鎵元素仿生礦化粒子表面與內(nèi)部的納米結(jié)構(gòu)中組成，其中，所述聚多巴胺納米粒子在所述含鎵元素仿生礦化粒子中呈嵌入式彌散狀分布；本發(fā)明將含鎵元素的仿生礦化粒子與聚合多巴胺納米粒子通過氧化還原反應(yīng)與自聚合反應(yīng)進(jìn)行整合，不僅顯著增加了含鎵納米材料的抗感染特性，還能利用聚合多巴胺的優(yōu)點(diǎn)，顯著促進(jìn)成骨分化，提高復(fù)合材料的生物相容性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王翊凱,任義軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢大學(xué)人民醫(yī)院（湖北省人民醫(yī)院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6