负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒及其在牙周骨组织修复中的应用

本发明属于纳米颗粒靶向递送和骨组织再生，尤其涉及负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒及其在牙周骨组织修复中的应用。

背景技术：

1、牙周炎是一种严重的口腔疾病，是成年人失牙的首要原因，其主要表现为牙龈的附着丧失，牙槽骨的吸收。牙周骨支撑的丧失会导致咀嚼功能下降和牙齿的松动，严重影响患者的生活质量。目前的研究表明，导致牙周炎的原因与牙颈部生物膜中的细菌及其毒力因子(lps)激发宿主产生一系列免疫反应相关，牙周炎微环境的改变会促进巨噬细胞向m1方向极化，炎性因子分泌增强，抑制成骨，促进破骨，所以改善牙周炎微环境并长效抑制牙周细菌生长是关键。

2、目前牙周炎骨缺损的治疗方式包括牙周基础治疗(龈上洁治术，龈下刮治术与根面平整术)、牙周辅助治疗(全身抗生素，局部用药)、牙周手术治疗(引导组织再生术gtr，gbr，翻瓣术)。随着纳米技术的不断发展和成熟，基于纳米颗粒的释控系统在牙周炎骨缺损中显示出良好的治疗效果。目前虽有将纳米颗粒应用于牙周骨组织修复的相关报道，但是缺乏骨靶向性，同时金属-天然多酚协同抗菌抗炎成骨的体系也未见报道，而且由于牙周骨组织特殊的解剖结构，导致操作空间有限，牙周骨组织局部的药物浓度释放速度过快，并不能达到长效维持药物浓度的要求，因此本发明提出了一种负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒，并将其运用到牙周骨组织修复中。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒及其在牙周骨组织修复中的应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提出了一种负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

4、将二氧化硅纳米颗粒(sio2纳米颗粒)与乙醇、氨水(体积分数为28％-30％)、十六烷基三甲基溴化铵(ctab)混合得到混合物水溶液，之后将3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)滴加到所述混合物水溶液中，室温搅拌反应2h，之后在50℃下继续搅拌24h，离心(14000rpm，5min)，得到壳核结构的介孔二氧化硅颗粒；

5、将所述壳核结构的介孔二氧化硅颗粒与碳酸钠溶液混合反应，乙醇洗涤三次，真空干燥得到氨基化中空结构二氧化硅颗粒；

6、将所述氨基化中空结构二氧化硅颗粒与氯化锰混合搅拌，滴加氨水(30wt％)，转移到反应釜中140℃加热10h，产物离心洗涤(18000rpm，15min)去除残留，并将其加入盐酸与乙醇的混合液中，在60℃下反应12h提取表面活性剂，洗涤得到掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒；

7、将所述掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒分散于硼酸缓冲盐溶液(bbs缓冲液，ph＝7.4-9.2，0.2m)中，进行溶液置换，之后加入活性酯-聚乙二醇-羧基(nhs-peg-cooh)反应过夜，得到peg修饰的掺锰二氧化硅颗粒(mn-hmsn)，用超滤管进行超滤去除未反应的peg原料；

8、将所述peg修饰的掺锰二氧化硅颗粒(mn-hmsn)用硼酸缓冲盐溶液(bbs缓冲液，ph＝7.4-9.2，0.2m)分散，加入乙基二甲基氨丙基碳化二亚胺(edc.hcl)、n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)反应，之后加入阿仑膦酸盐反应，超滤浓缩置换溶液，得到双磷酸盐修饰的二氧化硅颗粒(bp/mn-hmsn)；

9、将所述双磷酸盐修饰的二氧化硅颗粒(bp/mn-hmsn)加入姜黄素溶液(姜黄素与乙醇按照料液比为10mg∶5ml混合得到)中反应，12000rpm离心5min，乙醇漂洗2次，得到所述负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒(cur@mn-hmsn)，重悬于无菌水中备用。

10、进一步地，所述二氧化硅纳米颗粒(sio2纳米颗粒)的制备方法包括以下步骤：将乙醇、水和氨水按照30∶3∶1的体积比混合，室温下搅拌(500rpm)，然后加入正硅酸乙酯(teos，国药化学试剂有限公司)，在30℃下继续反应1h，离心收集产物后，用乙醇和水冲洗三次，室温真空干燥，得到二氧化硅纳米颗粒(sio2纳米颗粒)。

11、进一步地，所述二氧化硅纳米颗粒与3-氨丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵的料液比为10-50mg∶20μl∶11.2mg。更优选的，所述二氧化硅纳米颗粒与3-氨丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵的料液比为20mg∶20μl∶11.2mg。

12、进一步地，所述碳酸钠溶液的浓度为1m，加入碳酸钠溶液后于45℃下混合搅拌反应6h。

13、进一步地，所述掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒与活性酯-聚乙二醇-羧基的用量比为10～50mg:100mg。作为优选，所述掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒与活性酯-聚乙二醇-羧基的用量比为20mg:100mg。

14、进一步地，所述氨基化中空结构二氧化硅颗粒与氯化锰的用量比为10～50mg:20mg。作为优选，所述氨基化中空结构二氧化硅颗粒与氯化锰的用量比为10mg:20mg。

15、进一步地，所述peg修饰的掺锰二氧化硅颗粒与乙基二甲基氨丙基碳化二亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和阿仑膦酸盐的用量比为10～50mg∶12mg∶8mg∶8mg，加入阿仑膦酸盐在室温下反应过夜。作为优选，所述peg修饰的掺锰二氧化硅颗粒与乙基二甲基氨丙基碳化二亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和阿仑膦酸盐的用量比为20mg∶12mg∶8mg∶8mg。

16、进一步地，所述双磷酸盐修饰的二氧化硅颗粒与姜黄素溶液中姜黄素的质量比为1∶1，双磷酸盐修饰的二氧化硅颗粒加入姜黄素溶液中避光振荡反应过夜。

17、本发明还提出了一种负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒，采用上述制备方法制备得到。

18、本发明还提出了所述负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒在牙周骨组织修复中的应用。

19、进一步地，所述负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的浓度为2.5μg/ml。

20、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

21、(1)本发明制备得到的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒通过在纳米颗粒表面接枝阿仑膦酸盐实现骨靶向性。

22、(2)本发明制备得到的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒首次以mn离子和姜黄素作为治疗体系，该体系具有抗炎、抗菌、促进成骨的协同治疗作用。

23、(3)本发明制备得到的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒具有良好的抗菌、抗炎、促进细胞成骨分化的功能。

24、(4)本发明制备得到的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒具有促进小鼠牙周骨组织修复的作用。

25、(5)本发明在负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的整个制备过程中不需专门、复杂和昂贵的设备，操作流程简单，有利于推广使用。

技术特征：

1.负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅纳米颗粒与3-氨丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化铵的料液比为10～50mg∶20μl∶11.2mg。

3.根据权利要求1所述的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述碳酸钠溶液的浓度为1m，加入碳酸钠溶液后于45℃下混合搅拌反应6h。

4.根据权利要求1所述的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒与活性酯-聚乙二醇-羧基的用量比为10～50mg∶100mg。

5.根据权利要求1所述的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述氨基化中空结构二氧化硅颗粒与氯化锰的用量比为10～50mg∶20mg。

6.根据权利要求1所述的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述peg修饰的掺锰二氧化硅颗粒与乙基二甲基氨丙基碳化二亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和阿仑膦酸盐的用量比为10～50mg∶12mg∶8mg∶8mg，加入阿仑膦酸盐后在室温下反应过夜。

7.根据权利要求1所述的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述双磷酸盐修饰的二氧化硅颗粒与姜黄素溶液中姜黄素的质量比为1∶1，双磷酸盐修饰的二氧化硅颗粒加入姜黄素溶液中避光振荡反应过夜。

8.一种负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述制备方法制备得到。

9.权利要求8所述负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒在牙周骨组织修复中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒的浓度为2.5μg/ml。

技术总结
本发明提出了一种负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒及其在牙周骨组织修复中的应用，属于纳米颗粒靶向递送和骨组织再生技术领域。本发明通过在二氧化硅纳米颗粒表面接枝阿仑膦酸盐实现骨靶向性，并通过化学方法在纳米颗粒上掺锰，在纳米颗粒内包裹姜黄素。本发明制备得到的负载姜黄素的掺锰中空介孔二氧化硅纳米颗粒比表面积大，载药量高，首次将Mn离子和姜黄素的治疗体系应用到牙周骨组织再生领域，制备过程不需专门、复杂和昂贵的设备，操作流程简单，有利于推广使用。

技术研发人员：蒋骋昊,江飞,周名亮
受保护的技术使用者：南京医科大学附属口腔医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15