[發明專利]一種促進骨折修復的可降解柔性薄膜器件的制備方法

有效

• 申請號: 202010645656.4
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111921085B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 姚光;尹晨暉;王倩;陳思宏;林媛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: A61N1/05
• 分類號: A61N1/05;A61N1/36;B81B7/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種促進骨折修復的可降解柔性薄膜器件的制備方法，屬于功能器件技術領域。本發明首先通過制備PLGA溶液，將其涂覆于倒金字塔微結構基板上并烘干制備微結構薄膜，接著采用激光燒蝕和轉印技術制備島橋結構鎂電極，最后利用熱塑性集成封裝實現柔性薄膜器件的制備；制備的基于金字塔微結構薄膜和島橋結構鎂電極的柔性器件具有較大的機電耦合性能，島橋結構構型及熱塑性封裝能夠降低降解過程中器件的器件溶脹效應進而保持長期輸出穩定特性。本發明方法操作簡單、成本低，通過生物體自身運動能量驅動器件工作，進而擺脫傳統電池的限制促進骨折快速修復，所制備柔性薄膜器件的機電耦合輸出性能和可穿戴性能夠協同提升。

技術領域

本發明屬于功能器件技術領域，具體涉及一種植入式生物可降解柔性薄膜器件的制備方法，以及該柔性薄膜器件在促進骨折修復過程中的應用。

背景技術

骨折是典型的肌肉骨骼疾病，是一種公共衛生領域的重大問題，給人們的日常生活造成嚴重破壞，甚至奪走了數百萬人的活動能力并導致殘疾。大于骨組織承載能力的強力沖擊可能會導致骨折，而在某些削弱骨質疏松和成骨不全的病理狀態下，輕微的創傷性損傷也可能導致脆性骨折。在我國，每年就有超過600萬人遭受骨折困擾。骨折的發生率隨年齡的增長而增加，全世界每年因年齡相關的脆性骨折約為900萬例。骨折還導致了巨大的經濟負擔，預計2025年的全球因骨折疾病的花費為252.6億美元，在2050年的全球支出將增至1315億美元。

研究人員已經用生物惰性材料或合成材料代替缺失的骨組織，但是移植材料很難在修復過程中對生物信號實時響應。為了實現骨組織的再生，許多藥物已經研發用來防止骨折并有效促進骨折愈合。但是，普通藥物(例如維生素D和口服鈣)的作用不夠明顯，且需要長期服用。干細胞療法已顯示出對骨不連骨折修復的巨大潛力，但它價格昂貴且處于初步臨床階段。因此，隨著人口老齡化和骨折風險的增加，亟需低成本、高效的干預措施和再生療法來增強骨骼強度和促進骨折愈合。

通過電刺激模擬內源性電場能夠調節生物電狀態并加速骨折修復，在臨床治療中作為一種有前途的非藥物治療方法脫穎而出并已獲得FDA批準。適當的電場可以激活細胞相關基因的表達，促進受損組織細胞的增殖和分化，并積極誘導和刺激組織再生。但是，目前臨床電場干預依賴于大型設備，該類設備仍然龐大且不方便日常治療。為了克服現有電刺激方法的局限性，壓電骨支架等可植入生物活性材料已經被廣泛研究，盡管這些材料可以促進細胞增殖和分化，但它們的電輸出難以達到最佳的骨刺激電壓，并且由于不可降解特性而導致再次手術的風險進一步阻礙了其臨床應用。因此，如何擺脫傳統的笨重電池以實現最佳的有效刺激，并避免移除設備的二次手術風險，仍然是骨折修復策略的主要挑戰。

發明內容

本發明針對背景技術存在的缺陷，提出了一種基于金字塔結構聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)薄膜和島橋結構金屬鎂電極制備的植入式生物可降解柔性薄膜器件，該器件能夠捕獲身體運動能量產生低頻交變電場，進而促進骨折快速修復。本發明方法操作簡單、成本低，通過生物體自身運動能量驅動器件工作，進而擺脫傳統電池的限制，所制備柔性薄膜器件的機電耦合輸出性能和可穿戴性能夠協同提升。本發明得到的植入式柔性薄膜器件用于骨折的修復治療，相較于無器件作用的愈合時間(10周)，能夠明顯縮短骨折損傷愈合時間(～6周)。柔性薄膜器件作用修復的大鼠骨密度及骨強度能夠提升至正常水平，且明顯高于無器件作用大鼠的骨密度(35％)和骨斷裂強度(85％)，而且在愈合后薄膜器件能夠生物降解，進而規避二次手術的風險。

本發明的技術方案如下：

一種促進骨折修復的可降解柔性薄膜器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)粉末加入有機溶劑中，超聲混合后磁力攪拌，得到均勻的PLGA分散溶液；其中，在PLGA分散溶液中，PLGA的質量濃度為10～100g/L；