柚皮苷-纳米羟基磷灰石胶原复合材料的制备及性能初探

左艳萍 王路明 崔晓明 马新扬

（1.西安医学院口腔医学院，陕西 西安710075 2.西安医学院第二附属医院，陕西 西安710038）

中药是我国传统医学的瑰宝，是潜在的新药来源。骨碎补是中医骨伤科方剂中常用的主药，具有促进骨折愈合、强骨补肾的功效。柚皮苷（naringin）是中药骨碎补的主要有效成分。柚皮苷作为一种单体药物，可提纯的纯度较高，具有一定的研究前景。多项研究表明[1，2]，柚皮苷具有促进成骨的作用：体外细胞培养MTT 法检测结果发现特定浓度条件下的柚皮苷能较好的促进成骨(样)细胞(UMR-106、MC3T3-E1)活性、促进成骨细胞增殖；同时能够促进碱性磷酸酶(ALP)、OPN、OPG的活性表达。王垠宇等人[3]将柚皮苷与细菌纤维素复合，植入兔下颌骨的缺损区。结果发现柚皮苷联合胶原基质混合液移植后的骨缺损区域有大量新骨形成和骨细胞出现，优于自体骨移植和单独胶原基质移植，表明柚皮苷能有效促进新骨组织生成，并可以被作为一种骨移植材料使用。

图1 柚皮苷分子结构图

图1 红外光谱图（a Nar b Nar-nHAp/COL c HA）

羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HAP）是人体和动物骨骼、牙齿的主要无机成分，具有良好的生物相容性、生物活性以及机械性能等，近年来骨组织工程研究常被应用为支架材料。大量关于羟基磷灰石的相关研究证实了其作为药物载体的可行性：纳米羟基磷灰石[4]具有很大的比表面，因而有很强的吸附和承载能力，作为药物载体十分安全，因为其与人或动物的骨骼、牙齿成分相同，且不为胃肠液所溶解，在释放药物后可降解吸收或全部随粪便排出；李晓丰等人[5]利用水热合成法制备出介孔羟基磷灰石，实验发现该材料具有较高的药物组装率和较好的药物缓释性能，可以作为药物缓释载体；杨宪园等人[6]采用酸碱中和滴定法制备羟基磷灰石粉末，通过研究表明该羟基磷灰石微载体具有较好的生物相容性；朱开平等人[7]利用中空羟基磷灰石微球和pH敏感型壳聚糖溶液制备了一种具有良好药物缓释和pH敏感型特性的新型复合药物载体材料

本文采用原位合成法，以纳米羟基磷灰石胶原复合材料作为药物载体，合成载柚皮苷的纳米羟基磷灰石/胶原复合材料，并对材料的基本性能进行研究。

1 实验方法

1.1 试剂及仪器

柚皮苷（naringin），CaCl2，（NH4）2HPO4，胶原，PBS 液，傅立叶红外光谱仪，万能材料试验机。

1.2 材料合成

取胶原溶液调节pH 为7.2±0.2。将CaCl2 溶液和(NH4)2HPO4溶液按Ca2+:PO43-为1.67的比例依次加入到中性胶原溶液中，调节溶液的pH 为9.0，冰水浴中搅拌2h（100rmp/min），在搅拌下加入溶于PBS(pH=7.4)的柚皮苷溶液中（100µmol/L），对照组加入不含柚皮苷的PBS 溶液。冰水浴中继续搅拌2h后，倾去上清液，收集下部沉淀物以蒸馏水冲洗后低温干燥冻干，得到Nar-nHAp/COL及nHAp/COL。

1.3 傅立叶红外光谱分析

称取1mg的Nar-nHAp/COL复合物，红外烤灯下充分研磨，再加入干燥KBr粉末约100mg，继续研磨至混合均匀，用压片机压得透明薄片。在红外光谱仪上，扫描50 次，分辨率4cm-1，获得扫描范围在4000~400cm-1的红外光谱，对Nar-nHAp/COL 复合物进行化学结构分析。

1.4 力学性能测试

利用冷等静压技术将Nar-nHAp/COL 及nHAp/COL 制备成圆柱状样本，使用万能材料试验机，测试环境为室温，采用1kN的传感器，压缩速度1mm/min。各重复5 次，获得应力-应变平均曲线，计算压缩强度。

2 结果

2.1 Nar-nHAp/COL复合材料的化学结构分析

红外光谱如图所示（图1）：曲线B 为实验合成Nar-nHAp/COL复合材料的红外光谱。根据与曲线A、C的对比发现，虽然部分特征峰有所减弱，但依然包括羟基磷灰石、柚皮苷的特征性光谱。由此可见本方法制得的复合材料中柚皮苷的化学结构基本稳定。

2.2 Nar-nHAp/COL复合材料力学性能

利用万能材料试验机测试样本的抗压强度，Nar-nHAp/COL 复合材料与nHAp/COL 的抗压强度平均值分别为119.74MPa，136.08MPa，载入柚皮苷的纳米羟基磷灰石抗压强度略有降低，但都与人体骨骼的抗压强度接近。

3 讨论

3.1 柚皮苷在口腔医学领域的研究

大量实验研究表明，柚皮苷在促进成骨、抑制破骨、抑制炎症反应等方面有积极的作用，在医学领域被广泛应用于骨缺损相关治疗的研究领域。柚皮苷在口腔医学领域的研究目前主要集中在牙周组织[8-11]、牙髓干细胞增值[12，13]等方面，多项研究表明，柚皮苷可提高人牙周韧带细胞和人牙髓干细胞的增殖能力及成骨分化潜能。

3.2 羟基磷灰石在口腔医学领域的相关应用和研究

羟基磷灰石各方面性能的研究已较为全面和成熟。因其具有良好的生物相容性、生物活性、无毒、无刺激性以及良好的机械性能等特点，近年来对羟基磷灰石在口腔领域的研究主要集中在口腔颌面部骨组织损伤修复、早期龋再矿化、牙髓保护、牙周病治疗、种植体骨整合等方面[14-16]。另外，羟基磷灰石也是口腔种植临床常用骨粉的主要成分之一。

3.3 材料合成方法

关于羟基磷灰石的材料合成方法，近年来有很多学者进行了相关研究，例如纳米羟基磷灰石/胶原、纳米羟基磷灰石/壳聚糖、纳米羟基磷灰石/丝素蛋白等[17-19]。本实验选择了技术相对成熟的纳米羟基磷灰石胶原复合材料作为药物载体，这种方法高效、便捷，有利于下一步研究内容的实施。在后续的研究中，关于材料合成方法还可以进一步探讨和改进。

3.4 下一步研究设想

3.4.1 本实验利用原位合成法合成的Nar-nHAp/COL 复合材料中，各有效组分化学结构稳定，抗压强度与人体骨骼近似。下一步应在材料表面形态、生物材料毒性、成骨特性、材料最佳配比等方面进行细胞学、动物实验等方面的进一步研究。

3.4.2 在口腔种植方面的研究设想：在经济不断发展的当今时代，种植义齿越来越多的受到牙列缺损缺失患者的迫切需求，但种植义齿对缺牙区骨质骨量都有一定的要求，种植位点牙槽骨的质量为种植手术提供了最基础的手术条件，Becker等[1]的研究表明，颌骨骨质的差异可以使种植体的成功率产生3-7倍的差距。如果能够利用柚皮苷和羟基磷灰石在成骨方面的叠加作用，提高骨质骨量不佳患者、牙周炎患者、拔牙后位点保存患者等的种植义齿成功率，拓宽种植义齿适应证，将是我们未来研究的目标和方向。