用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶及其制备方法

1.本发明属于材料技术领域，具体涉及一种用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶及其制备方法。


背景技术：

2.骨肉瘤是一种最常见的原发性骨恶性肿瘤，在临床上常发生于股骨远端和胫骨近端，目前骨肉瘤的治疗策略主要是手术切除原发肿瘤配合辅助放化疗，而手术干预导致的癌症转移和化疗药物的严重副作用限制了其进一步应用。值得注意的是，骨肉瘤手术切除除了考虑到不可避免的肿瘤复发和转移问题外，通常还会导致较大的骨缺损和关节软骨牺牲，术后难以自行愈合。在手术操作中，可注射的填充材料能更好的适应不规则缺损、简化操作、节约时间、提高手术成功率。不仅如此，随时监控骨肉瘤的复发也是至关重要的。在这种情况下，在重建骨缺损和消除残余肿瘤细胞的同时，实现对肿瘤复发的诊断对于实现骨肉瘤的有效治疗是极其必要的。基于此，为了从源头解决病变问题，开发一种具有可注射、诊断、治疗、修复一体化的生物医用材料，将成为临床上骨肿瘤治疗的有效策略。
3.肿瘤微环境是肿瘤组织所具有的特殊微环境，具备微酸性、乏氧和过氧化氢过表达等特点。芬顿反应是在酸性条件下通过亚铁离子的催化将过氧化氢转化为羟基自由基。近年来，芬顿反应在癌症治疗领域得到了广泛的探索。与传统治疗方式相比，芬顿反应参与肿瘤治疗的机制和肿瘤微环境紧密结合，所以有高选择性、内源性激活等传统治疗手段无法比拟的优势。专利cn 114939187a所述的3d打印mnpse-3纳米片复合支架就是使用芬顿效应来产生羟基自由基，达到治疗肿瘤的目的。又如专利cn 111450267a所述的阿霉素（dox）与四氧化三铁（fe3o4）纳米粒共载微球通过dox和芬顿效应来协同治疗肿瘤。不仅如此，fe3o4还有核磁成像的效果，能快速找到病灶。但是消除残余肿瘤后的骨重建同样重要，骨组织不仅重建困难，同时芬顿效应会对正常组织造成二次伤害。
4.由镁作为反应物产生氢气治疗肿瘤作为一种新兴的治疗方式有望解决上述问题。镁能与水在较高温度（45 ℃）下反应产生氢气和镁离子，氢气可以消除组织内炎症，同时有着抑制肿瘤的效果；而镁离子能够刺激细胞通路，促进干细胞骨分化，达到骨再生的效果。而如果能将上述机制结合起来，则能实现骨肿瘤的诊断、治疗以及修复，这对完成骨肿瘤的治疗具有重大意义，在骨肿瘤的治疗修复领域具有重大应用前景。


技术实现要素：

5.基于此，本发明提供了一种用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶及其制备方法。该复合水凝胶具有出色的机械、抗炎、成像及成骨性能，可实现前期的肿瘤定位、治疗和后期的骨修复，拓展了水凝胶在肿瘤治疗领域的应用。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶，其具体为离子共价双重交联的海藻酸钠/聚丙烯酰胺/羧甲基壳聚糖/脂质体/镁颗粒双网络水凝胶，其中含有的脂质体能
产生芬顿效应，发挥抗肿瘤效果；而镁颗粒通过发生化学反应能产生氢气，从而发挥抗炎、骨修复的效果。
7.所述可注射复合水凝胶的制备方法包括以下步骤：（1）将二棕榈酰磷脂酰胆碱（dppc）、四氧化三铁（fe3o4）、叠氮磷酸二苯酯（dppa)、1,2-双(二苯膦)乙烷（dppe）、培化磷脂酰乙醇胺（dspe-peg-2000）按比例混合，用氯仿（chcl3）溶解后超声处理1-30 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，加入去离子水分散得溶液s2；（3）在溶液s2中加入盐酸阿霉素（dox）、丙二醇嵌段聚醚（f-68）和全氟己烷（pfh），混匀后得到溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声5-30 min，得到溶液s4；（5）将海藻酸钠（alg）、丙烯酰胺（aam）、羧甲基壳聚糖（cmc）和羟基磷灰石（ha）加入蒸馏水搅拌均匀，得到溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入n,n'-亚甲基双丙烯酰胺（mbaa）、四甲基乙二胺（temed），搅拌均匀，得到溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入过硫酸铵（aps）、溶液s4和镁粉（mg），搅拌均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温聚合，得到所述用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
8.进一步地，步骤（1）所用dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000的质量比为(5-15):(3-8):(2-10):(2-10):(2-10)，所加入的chcl3的量为0.1-0.2 ml/mg。
9.进一步地，步骤（2）中去离子水的用量为每mg蒸干产物加入0.01-0.1 ml。
10.进一步地，步骤（3）所述溶液s3中，dox的浓度为0.002-0.080 g/ml，f-68的浓度为0.002-0.070 mg/ml，pfh的浓度为0.002-0.070 mg/ml。
11.进一步地，步骤（5）所述溶液s5中，alg的浓度为0.015-0.050 g/ml，aam的浓度为0.030-0.500 g/ml，cmc的浓度为0.025-0.090 g/ml，ha的浓度为0.015-0.200 g/ml；所述搅拌的时间为3-24 h。
12.进一步地，步骤（6）所述溶液s6中，mbaa的浓度为0.05-0.20 mg/ml，temed的浓度为0.10-0.60 mg/ml。
13.进一步地，步骤（7）中，过硫酸铵在溶液s6中的加入量为1.50-2.00 mg/ml，溶液s4的加入量为10-100 μl/ml；镁粉的加入量为1-10 mg/ml；所述搅拌的时间为1-12 h。
14.进一步地，步骤（8）所述聚合的时间为1-10 min。
15.上述制备的可注射复合水凝胶具有出色的机械、抗炎、成像及成骨性能，还表现出优异的抗肿瘤性能，因而可用于骨肉瘤的诊疗一体化，具体地：（1）本发明合成的复合水凝胶中含有的四氧化三铁纳米粒子能作为造影剂，加强核磁成像信号，从而用于病灶的定位；（2）本发明利用水凝胶为载体负载含dox和四氧化三铁的脂质体，使合成的复合水凝胶在体温下有着优异的肿瘤消除效果，可以作为药物消除肿瘤细胞；（3）本发明合成的复合水凝胶有着出色的力学性能，可以作为填充物填充在骨缺损部位，提供力学支持；
（4）本发明合成的复合水凝胶在45 ℃下有着良好的抗炎效果以及成骨效果，可以在修复后期促进骨再生。
16.本发明复合水凝胶体系的脂质体中的全氟己烷能在超声的作用下发生相变，使得所包封的药物能够精准、可控地释放，所引入的阿霉素和四氧化三铁能在体温下发生芬顿效应，产生羟基自由基，对肿瘤进行高效清除；同时，在较高温度（45 ℃）下，体系中的镁颗粒能与水反应产生氢气和镁离子，从而实现抗炎以及骨修复能力，还可以阻止肿瘤向外迁袭、预防肿瘤复发。因此，本发明复合水凝胶在实现肿瘤细胞的清除的同时还可实现抗炎及高效的骨修复作用，实现了骨肿瘤的诊断、治疗、修复一体化，在骨肿瘤治疗领域有广阔应用前景。
17.与现有技术相比，本发明具有以下优异效果：（1）本发明合成的复合水凝胶克服了临床现有缺陷，将诊断、治疗、修复三种功能有机的结合在了一个体系中，减免了二次手术的风险，同时还具有可注射的性质，提高了操作便利以及治疗效率；（2）本发明合成的复合水凝胶可通过调控温度来调控体系中羟基自由基的浓度，从而发挥治疗组织内炎症的作用，是一种可人为可控、智能型的一体化材料，可适应不同的修复环境；（3）本发明合成的复合水凝胶有着优异的力学性能和抗疲劳性能，可适应不同的缺损情况。
附图说明
18.图1为本发明复合水凝胶的制备流程图（a）及作用机理示意图（b）。
19.图2为实施例1所制备的脂质体的投射电镜图（a）、超声前后的投射电镜图（b）、红外光谱图（c）、超声前后的光学显微镜图（d）、zeta电势（e）、超声前后的粒径分布图（f、g）、磁滞曲线图（h）、弛豫曲线图（i）及xps图（j）。
20.图3为实施例1制备的复合水凝胶的扫描电镜图（a）、平均孔径和孔隙分析图（b）、元素分析图（c）、元素扫描图（d）、红外光谱图（e）、接触角分析图（f）和溶胀率分析图（g）。
21.图4为实施例1制备的复合水凝胶的交联机理以及黏附机理图（a）、黏附实物图（b）、黏附定量测试图（c）、压缩定量测试图（d）、拉伸定量测试图（e）、压缩位移-应力曲线图（f）、拉伸位移-应力曲线图（g）、压缩1000次的往复位移-应力曲线图（h）、拉伸1000次的往复位移-应力曲线图（i）、压缩、拉伸示意图（j）、往复1000次中的耗散能定量图（k、l）和振幅测试图（m）。
22.图5为实施例1制备的复合水凝胶的在不同浓度aps下成胶时间和温度变化图（a、b）、在不同温度下的成胶时间图（c）、可注射性证明图（d）、在不同温度下的成胶流变性能分析图（e-g）、自愈合性能分析图（i-j）、形状适应性图（k）和自愈合机理分析图（l）。
23.图6为实施例1制备的复合水凝胶影响羟基自由基生成的机理图（a、d）、在不同温度下脂质体、镁颗粒及两者共同对羟基自由基水平的影响情况图（b-h）测试、生物相容性表征图（k）、死活染色和巨噬细胞分化情况（l）。
具体实施方式
24.下面结合附图1，对本发明的技术方案进行具体说明。
25.本发明公开了一种用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶，其制备方法包括以下步骤：（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比(5-15):(3-8):(2-10):(2-10):(2-10)混合，按0.1-0.2 ml/mg的量加chcl3溶解后，超声处理1-30 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得残渣按0.01-0.1 ml/mg的量加入去离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到溶液s3；其中，dox的浓度为0.002-0.080 g/ml，f-68的浓度为0.002-0.070 mg/ml，pfh的浓度为0.002-0.070 mg/ml；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声5-30 min，得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌3-24 h使其均匀，得到溶液s5；其中，alg的浓度为0.015-0.050 g/ml，aam的浓度为0.030-0.500 g/ml，cmc的浓度为0.025-0.090 g/ml，ha的浓度为0.015-0.200 g/ml；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到溶液s6；其中，mbaa的浓度为0.05-0.20 mg/ml，temed的浓度为0.10-0.60 mg/ml；（7）在溶液s6中，边搅拌边依次按1.50-2.00 mg/ml、10-100 μl/ml、1-10 mg/ml的量分别加入aps、溶液s4和镁粉，搅拌1-12 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合1-10 min，得到可注射复合水凝胶alg/paam/cmc/lip/mg。
26.本发明通过优化alg、aam、ha、脂质体纳米粒子和镁粉的比例，使得复合水凝胶不仅有较强的力学性能，同时其还有着核磁成像和在不同温度下控制体系修复状态的能力，能够发挥抗炎、促进骨修复的作用，从而使组织达到先诊断，再治疗癌细胞，后骨修复的阶段性康复。总的来说，本发明合成的复合水凝胶不仅具有包裹fe3o4纳米粒子和dox的脂质体可以在体温（37 ℃）下治疗肿瘤，而在较高温度（45 ℃）下的机械、抗炎及成骨性能，可实现治疗过程前期的病灶搜索，肿瘤消除和后期的抗炎、骨再生。
27.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种用于骨肉瘤治疗的可注射诊疗一体化复合水凝胶及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
28.实施例1（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比10:4:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.003 g/ml dox、0.003 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；
（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.12 mg/ml mbaa、0.40 mg/ml temed的溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入1.60 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
29.图2为实施例1制备的脂质体的表征图谱。从各项表征内容可以得出，其成功的制备了粒径均一、分散性良好且具有核磁成像和顺磁性的脂质体。
30.图3为实施例1制备的复合水凝胶的基础表征图谱。从各项表征可以得出，其成功制备了双网络复合水凝胶，且该复合水凝胶具有较高的孔隙率和亲水性，有利于细胞的黏附和增殖。
31.图4为实施例1制备的复合水凝胶的力学性能表征图。从各项表征可以得出，制备的复合水凝胶具有较好的力学性能和抗疲劳性能，可以作为骨缺损填充物。
32.图5为实施例1制备的复合水凝胶的功能性能表征图。从各项表征可以得出，其制备的复合水凝胶具有可注射、自愈合、形状适应等性能，能用做可注射的骨缺损填充物。
33.图6为实施例1制备的复合水凝胶的化学性能表征图。从各项表征可以得出，其制备的复合水凝胶具有在体温时升高羟基自由基水平，在45 ℃时降低羟基自由基水平的功能，同时还有较好的生物相容性，能用做治疗肿瘤和抗炎、促修复的可注射填充材料。
34.实施例2（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比8:4:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.003 g/ml dox、0.003 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12 h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.12 mg/ml mbaa、0.40 mg/ml temed的溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入1.60 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
35.实施例3（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比8:4:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；
（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.005 g/ml dox、0.003 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12 h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.12 mg/ml mbaa、0.40 mg/ml temed的溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入1.60 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
36.实施例4（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比8:4:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.005 g/ml dox、0.004 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12 h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.12 mg/ml mbaa、0.40 mg/ml temed的溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入1.60 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
37.实施例5（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比8:4:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.005 g/ml dox、0.004 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12 h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.15 mg/ml mbaa、0.40 mg/ml temed的溶液s6；
（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入1.60 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
38.实施例6（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比8:4:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.005 g/ml dox、0.004 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12 h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.15 mg/ml mbaa、0.50 mg/ml temed的溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入1.60 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
39.实施例7（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比8:4:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.005 g/ml dox、0.004 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12 h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.15 mg/ml mbaa、0.50 mg/ml temed的溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入1.60 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
40.对比例1（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比10:10:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；
（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.003 g/ml dox、0.003 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12 h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.12 mg/ml mbaa、0.40 mg/ml temed的溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入1.60 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
41.对比例2（1）将dppc、fe3o4、dppa、dppe、dspe-peg-2000按质量比8:4:3:3:3混合，按0.1 ml/mg的量加chcl3溶解后超声处理20 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，所得产物按0.02 ml/mg加入离子水分散，得溶液s2；（3）在溶液s2中加入dox、f-68和pfh，混匀后得到含0.003 g/ml dox、0.003 mg/ml f-68和0.004 mg/ml pfh的溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声20 min后得到溶液s4；（5）将alg、aam、cmc和ha加入蒸馏水搅拌12 h使其均匀，得到含0.0317 g/ml alg、0.333g/ml aam、0.00583 g/ml cmc和0.0867 g/ml ha的溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入mbaa、temed，搅拌均匀，得到含0.12 mg/ml mbaa、0.40 mg/ml temed的溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入3.0 mg/ml aps、50 μl/ml溶液s4和2.5 mg/ml镁粉，搅拌2 h使其均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温下聚合3 min，得到用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。
42.对实施例2和对比例1中制得的复合水凝胶的羟基自由基产生性能进行测试。结果表明，其他组分浓度不变时，四氧化三铁浓度高的一组，其羟基自由基产生能力更强，清除肿瘤的效果也更好。但是过高的羟基自由基会导致组织炎症过强，同时后续产生的氢气无法抵消所产生的羟基自由基，无法更好的进行炎症消除，促进骨修复。
43.对实施例2和对比例2中制得的复合水凝胶的成胶进行测试。结果表明，其他组分浓度不变时，增大aps浓度会加快体系交联度，增强力学性能。但是会导致过高的成胶温度和更低的孔隙度，不利于组织生长。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

技术特征：
1.一种用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶，其特征在于，所述复合水凝胶具体为离子共价双重交联的海藻酸钠/聚丙烯酰胺/羧甲基壳聚糖/脂质体/镁颗粒双网络水凝胶，其中含有的脂质体能产生芬顿效应，发挥抗肿瘤效果；而镁颗粒通过发生化学反应能产生氢气，从而发挥抗炎、骨修复的效果。2.一种如权利要求1所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将二棕榈酰磷脂酰胆碱、四氧化三铁、叠氮磷酸二苯酯、1,2-双(二苯膦)乙烷、培化磷脂酰乙醇胺按比例混合，用氯仿溶解后超声处理1-30 min，得到溶液s1；（2）将溶液s1旋蒸除去有机溶液，加入去离子水分散得溶液s2；（3）在溶液s2中加入盐酸阿霉素、丙二醇嵌段聚醚和全氟己烷，混匀后得到溶液s3；（4）使用细胞破碎仪对溶液s3超声5-30 min，得到溶液s4；（5）将海藻酸钠、丙烯酰胺、羧甲基壳聚糖和羟基磷灰石加入蒸馏水搅拌均匀，得到溶液s5；（6）在溶液s5中依次加入n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、四甲基乙二胺，搅拌均匀，得到溶液s6；（7）在溶液s6中边搅拌边依次加入过硫酸铵、溶液s4和镁粉，搅拌均匀，得到预聚合溶液s7；（8）将预聚合溶液s7经室温聚合，得到所述用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶。3. 根据权利要求2所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤（1）所用二棕榈酰磷脂酰胆碱、四氧化三铁、叠氮磷酸二苯酯、1,2-双(二苯膦)乙烷、培化磷脂酰乙醇胺的质量比为(5-15):(3-8):(2-10):(2-10):(2-10)，所加入的氯仿的量为0.1-0.2 ml/mg。4. 根据权利要求2所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤（2）中去离子水的用量为每mg蒸干产物加入0.01-0.1 ml。5. 根据权利要求2所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述溶液s3中，盐酸阿霉素的浓度为0.002-0.080 g/ml，丙二醇嵌段聚醚的浓度为0.002-0.070 mg/ml，全氟己烷的浓度为0.002-0.070 mg/ml。6. 根据权利要求2所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述溶液s5中，海藻酸钠的浓度为0.015-0.050 g/ml，丙烯酰胺的浓度为0.030-0.500 g/ml，羧甲基壳聚糖的浓度为0.025-0.090 g/ml，羟基磷灰石的浓度为0.015-0.200 g/ml；所述搅拌的时间为3-24 h。7. 根据权利要求2所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述溶液s6中，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺的浓度为0.05-0.20 mg/ml，四甲基乙二胺的浓度为0.10-0.60 mg/ml。8. 根据权利要求2所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤（7）中，过硫酸铵在溶液s6中的加入量为1.50-2.00 mg/ml，溶液s4的加入量为10-100 μl/ml；镁粉的加入量为1-10 mg/ml；所述搅拌的时间为1-12 h。9. 根据权利要求2所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶的制备方法，其
特征在于步骤（8）所述聚合的时间为1-10 min。10.一种如权利要求1所述的用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶在制备骨肉瘤诊疗剂中的应用，其特征在于，所述复合水凝胶既能作为造影剂，又能同时发挥抗肿瘤及植入部位的抗炎和促进骨骼修复的作用。

技术总结
本发明公开了一种用于骨肉瘤诊疗一体化的可注射复合水凝胶及其制备方法。所述水凝胶为离子共价双重交联的海藻酸钠/聚丙烯酰胺/羧甲基壳聚糖/脂质体纳米粒子/镁颗粒双网络水凝胶，其不仅具有出色的机械、可注射性能，通过注射将其植入骨缺损部位后，水凝胶首先会在体温下释放纳米药物，释放的四氧化三铁纳米粒子能作为造影剂，定位病灶，然后通过芬顿反应产生羟基自由基，从而消灭肿瘤细胞；随后通过体外超声升温，镁颗粒与水反应产生氢气和镁离子，进而实现抗炎、抗肿瘤效果，最后还能调节间充质干细胞的分化以促进骨骼修复。因此，本发明在实现分阶段性的骨肿瘤诊断、治疗、修复一体化的同时拓展了水凝胶在肿瘤治疗领域的应用。用。用。


技术研发人员：张进 龚晨池 王子义 曹洋 李风录 杨黄浩
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/7