柚皮苷-納米羥基磷灰石膠原復合材料的制備及性能初探

左艷萍 王路明 崔曉明 馬新揚

（1.西安醫學院口腔醫學院，陜西 西安710075 2.西安醫學院第二附屬醫院，陜西 西安710038）

中藥是我國傳統醫學的瑰寶，是潛在的新藥來源。骨碎補是中醫骨傷科方劑中常用的主藥，具有促進骨折愈合、強骨補腎的功效。柚皮苷（naringin）是中藥骨碎補的主要有效成分。柚皮苷作為一種單體藥物，可提純的純度較高，具有一定的研究前景。多項研究表明[1，2]，柚皮苷具有促進成骨的作用：體外細胞培養MTT 法檢測結果發現特定濃度條件下的柚皮苷能較好的促進成骨(樣)細胞(UMR-106、MC3T3-E1)活性、促進成骨細胞增殖；同時能夠促進堿性磷酸酶(ALP)、OPN、OPG的活性表達。王垠宇等人[3]將柚皮苷與細菌纖維素復合，植入兔下頜骨的缺損區。結果發現柚皮苷聯合膠原基質混合液移植后的骨缺損區域有大量新骨形成和骨細胞出現，優于自體骨移植和單獨膠原基質移植，表明柚皮苷能有效促進新骨組織生成，并可以被作為一種骨移植材料使用。

圖1 柚皮苷分子結構圖

圖1 紅外光譜圖（a Nar b Nar-nHAp/COL c HA）

羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HAP）是人體和動物骨骼、牙齒的主要無機成分，具有良好的生物相容性、生物活性以及機械性能等，近年來骨組織工程研究常被應用為支架材料。大量關于羥基磷灰石的相關研究證實了其作為藥物載體的可行性：納米羥基磷灰石[4]具有很大的比表面，因而有很強的吸附和承載能力，作為藥物載體十分安全，因為其與人或動物的骨骼、牙齒成分相同，且不為胃腸液所溶解，在釋放藥物后可降解吸收或全部隨糞便排出；李曉豐等人[5]利用水熱合成法制備出介孔羥基磷灰石，實驗發現該材料具有較高的藥物組裝率和較好的藥物緩釋性能，可以作為藥物緩釋載體；楊憲園等人[6]采用酸堿中和滴定法制備羥基磷灰石粉末，通過研究表明該羥基磷灰石微載體具有較好的生物相容性；朱開平等人[7]利用中空羥基磷灰石微球和pH敏感型殼聚糖溶液制備了一種具有良好藥物緩釋和pH敏感型特性的新型復合藥物載體材料

本文采用原位合成法，以納米羥基磷灰石膠原復合材料作為藥物載體，合成載柚皮苷的納米羥基磷灰石/膠原復合材料，并對材料的基本性能進行研究。

1 實驗方法

1.1 試劑及儀器

柚皮苷（naringin），CaCl2，（NH4）2HPO4，膠原，PBS 液，傅立葉紅外光譜儀，萬能材料試驗機。

1.2 材料合成

取膠原溶液調節pH 為7.2±0.2。將CaCl2 溶液和(NH4)2HPO4溶液按Ca2+:PO43-為1.67的比例依次加入到中性膠原溶液中，調節溶液的pH 為9.0，冰水浴中攪拌2h（100rmp/min），在攪拌下加入溶于PBS(pH=7.4)的柚皮苷溶液中（100μmol/L），對照組加入不含柚皮苷的PBS 溶液。冰水浴中繼續攪拌2h后，傾去上清液，收集下部沉淀物以蒸餾水沖洗后低溫干燥凍干，得到Nar-nHAp/COL及nHAp/COL。

1.3 傅立葉紅外光譜分析

稱取1mg的Nar-nHAp/COL復合物，紅外烤燈下充分研磨，再加入干燥KBr粉末約100mg，繼續研磨至混合均勻，用壓片機壓得透明薄片。在紅外光譜儀上，掃描50 次，分辨率4cm-1，獲得掃描范圍在4000~400cm-1的紅外光譜，對Nar-nHAp/COL 復合物進行化學結構分析。

1.4 力學性能測試

利用冷等靜壓技術將Nar-nHAp/COL 及nHAp/COL 制備成圓柱狀樣本，使用萬能材料試驗機，測試環境為室溫，采用1kN的傳感器，壓縮速度1mm/min。各重復5 次，獲得應力-應變平均曲線，計算壓縮強度。

2 結果

2.1 Nar-nHAp/COL復合材料的化學結構分析

紅外光譜如圖所示（圖1）：曲線B 為實驗合成Nar-nHAp/COL復合材料的紅外光譜。根據與曲線A、C的對比發現，雖然部分特征峰有所減弱，但依然包括羥基磷灰石、柚皮苷的特征性光譜。由此可見本方法制得的復合材料中柚皮苷的化學結構基本穩定。

2.2 Nar-nHAp/COL復合材料力學性能

利用萬能材料試驗機測試樣本的抗壓強度，Nar-nHAp/COL 復合材料與nHAp/COL 的抗壓強度平均值分別為119.74MPa，136.08MPa，載入柚皮苷的納米羥基磷灰石抗壓強度略有降低，但都與人體骨骼的抗壓強度接近。

3 討論

3.1 柚皮苷在口腔醫學領域的研究

大量實驗研究表明，柚皮苷在促進成骨、抑制破骨、抑制炎癥反應等方面有積極的作用，在醫學領域被廣泛應用于骨缺損相關治療的研究領域。柚皮苷在口腔醫學領域的研究目前主要集中在牙周組織[8-11]、牙髓干細胞增值[12，13]等方面，多項研究表明，柚皮苷可提高人牙周韌帶細胞和人牙髓干細胞的增殖能力及成骨分化潛能。

3.2 羥基磷灰石在口腔醫學領域的相關應用和研究

羥基磷灰石各方面性能的研究已較為全面和成熟。因其具有良好的生物相容性、生物活性、無毒、無刺激性以及良好的機械性能等特點，近年來對羥基磷灰石在口腔領域的研究主要集中在口腔頜面部骨組織損傷修復、早期齲再礦化、牙髓保護、牙周病治療、種植體骨整合等方面[14-16]。另外，羥基磷灰石也是口腔種植臨床常用骨粉的主要成分之一。

3.3 材料合成方法

關于羥基磷灰石的材料合成方法，近年來有很多學者進行了相關研究，例如納米羥基磷灰石/膠原、納米羥基磷灰石/殼聚糖、納米羥基磷灰石/絲素蛋白等[17-19]。本實驗選擇了技術相對成熟的納米羥基磷灰石膠原復合材料作為藥物載體，這種方法高效、便捷，有利于下一步研究內容的實施。在后續的研究中，關于材料合成方法還可以進一步探討和改進。

3.4 下一步研究設想

3.4.1 本實驗利用原位合成法合成的Nar-nHAp/COL 復合材料中，各有效組分化學結構穩定，抗壓強度與人體骨骼近似。下一步應在材料表面形態、生物材料毒性、成骨特性、材料最佳配比等方面進行細胞學、動物實驗等方面的進一步研究。

3.4.2 在口腔種植方面的研究設想：在經濟不斷發展的當今時代，種植義齒越來越多的受到牙列缺損缺失患者的迫切需求，但種植義齒對缺牙區骨質骨量都有一定的要求，種植位點牙槽骨的質量為種植手術提供了最基礎的手術條件，Becker等[1]的研究表明，頜骨骨質的差異可以使種植體的成功率產生3-7倍的差距。如果能夠利用柚皮苷和羥基磷灰石在成骨方面的疊加作用，提高骨質骨量不佳患者、牙周炎患者、拔牙后位點保存患者等的種植義齒成功率，拓寬種植義齒適應證，將是我們未來研究的目標和方向。