一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法

1.本发明涉及一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，具有骨缺损修复和肿瘤协同光热-化疗，以及根除细菌感染的功能，属于激光应用技术领域。


背景技术：

2.骨肿瘤作为一种常见的原发性骨恶性肿瘤，是最致命的肿瘤之一，对全球人类健康构成严重威胁。除自体骨骼系统癌外，骨转移癌是一种灾难性并发症，发生在30-80％的癌症患者中。临床上，破坏性手术切除联合放/化疗是治疗骨肿瘤的首选治疗方法，显着提高了患者的生存率。然而，骨肿瘤手术切除后相关的肿瘤复发(复发率为10％-20％)、大面积骨缺损和术后细菌感染(感染率为20％-50％)是临床上的巨大挑战，给患者带来了无尽的痛苦。辅助的化/放疗已被广泛应用于杀死术后残留的存活肿瘤细胞，但其存在不可避免的缺陷，例如各种严重的全身副作用、化/放疗抗性和骨不愈合疾病等。到目前为止，临床仍然迫切需要一种基于生物医用材料表面设计、制造并应用于骨肿瘤术后的跨尺度多功能疗修(治疗兼修复)性系统，既能通过使用安全、高效的方式消杀残留肿瘤细胞和根除细菌感染，又能满足骨缺损部位的填充及引导和加速骨组织再生的需求。然而目前同时具备肿瘤治疗和根除细菌感染、骨缺损修复性能的跨尺度多功能疗修性系统的生物医用材料非常有限。
3.与传统的化/放疗相比，近年来，光热疗法作为一种新型的无创治疗手段，因其非入侵式且无毒副作用的特点已备受关注。将具备光热转换能力的材料靶向到肿瘤组织附近，利用吸收近红外激光(nir)产生的热量杀灭靶向区域的肿瘤细胞，防止对非靶向区域的损伤。然而，单纯使用光热疗法仍然有限，特别是在高度恶性的肿瘤治疗中，迫切需要探索新的治疗模式。协同光热-化疗方法被认为是提高治疗效果的一种有前途的策略，它可以巧妙地整合个体优势，最小化化疗药物的给药量，实现药物释放行为的智能可控。因此，将具有骨再生性能的生物医用材料和协同光热-化疗方法相结合，有望成为同时具备骨缺损修复和肿瘤协同光热-化疗、根除细菌感染功能的有效途径。需要注意的是，选择同时具有优异光热效应、高载药量、高成骨性能的多功能材料用于跨尺度多功能智能疗修性系统的制备尤为重要。
4.现有技术中，例如，中国专利cn 107261211 a公开了一种包含聚酰砜和羟基磷灰石人骨替代复合材料及其制备方法，但是该材料功能单一，仅注重于骨修复功能，未涉及肿瘤治疗和抗细菌感染的功能。再如，中国专利cn 110302421a公开了一种利用金属/金属氧化物颗粒的光热效应和聚合物的成骨性能制备的用于治疗骨肿瘤的光热骨修复材料，但该方法仅具备单一的光热治疗能力，无法进行协同光热-化疗，存在一定的治疗局限性，且金属/金属氧化物颗粒材料无法降解，体内生物安全性低。综上所述，发明一种基于生物医用材料的具备通用、低成本、高生物相容性、长期耐用、可降解、同时具有骨缺损修复和肿瘤协同光热-化疗、抗细菌感染功能的跨尺度多功能智能疗修性系统迫在眉睫。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决骨肿瘤手术切除后面临的相关肿瘤复发、大面积骨缺损及术后细菌感染的严峻问题，提供一种基于生物医用材料的跨尺度多功能智能疗修性系统，皆在解决上述骨肿瘤手术切除后所面临的巨大挑战。
6.本发明的目的具体是通过下述技术方案实现的：
7.本发明公开的一种跨尺度多功能智能疗修性系统的制备方法，包括如下步骤：
8.步骤一，将原始的生物医用材料表面进行镜面抛光预处理，超声清洗去除表面残留物并烘干，得到洁净的表面抛光待加工基材。
9.步骤二，利用飞秒激光直写在步骤一所得表面抛光材料表面制备出大面积、构型可控的三维多级微/纳复合结构，将加工后的生物医用材料用去离子水和无水乙醇清洗、干燥。
10.步骤三、在步骤二所得的材料表面修饰黑磷纳米片，构建由三维多级微/纳复合结构和纳米片组成的跨尺度异质结构。
11.步骤四，在步骤三制备出的跨尺度异质结构上逐滴滴加化疗药物阿霉素的溶液，待药物溶液均匀铺展在材料表面后进行真空干燥处理。
12.步骤五，将步骤四制备出的负载药物的跨尺度异质结构在室温避光条件下浸入盐酸多巴胺溶液中，通过自聚合反应使其表面均匀包覆聚多巴胺涂层，得到跨尺度多功能智能疗修性系统。
13.所述方法制备的产物的应用，所述产物具有骨缺损修复和肿瘤协同光热-化疗，以及根除细菌感染的功能，可用于综合生物医学组织工程及骨肿瘤多模态治疗。
14.步骤一所述的生物医用材料，包括：医用金属材料、医用非金属材料、医用高分子材料以及医用陶瓷材料。
15.步骤二的具体实现步骤如下：
16.(1)将洁净的待加工基材固定在玻璃片上，将载玻片固定到高精度六自由度平移台上；
17.(2)利用一个物镜，把飞秒激光器产生的飞秒激光脉冲聚焦到基材表面，通过计算机控制系统来控制高精度六自由度移动平台，使得材料相对激光运动；在加工过程中，利用高压氮气吹屑，通过控制激光通量、加工速度以及加工间距，制备出多样的三维多级微/纳复合结构。
18.步骤三的具体实现步骤如下：
19.(1)利用物理剥离法将块体黑磷材料制备成不同浓度梯度的黑磷纳米片分散液；
20.(2)在真空环境中，将飞秒激光直写加工制备出的表面具有三维多级微/纳复合结构的生物医用材料放入培养皿底部，把配制好的黑磷纳米片分散液加入培养皿中与材料进行静电吸附反应。室温下反应一段时间后，将材料取出干燥，再重新放置于新的培养皿中加入相同浓度的黑磷纳米片分散液进行二次反应，此过程循环若干次以确保黑磷纳米片均匀、一致性地修饰在三维多级微/纳复合结构上；
21.(3)将静电吸附反应后的材料用去离子水清洗、干燥。
22.步骤四的具体实现步骤如下：
23.(1)配制不同浓度梯度的化疗药物阿霉素的水溶液；
24.(2)在真空环境中，将飞秒激光直写加工结合黑磷纳米片修饰制备出表面具有三维多级微/纳复合结构和纳米片组成的跨尺度异质结构的生物医用材料放入培养皿底部，再将配制好的药物溶液逐滴滴加在材料表面上，待溶液均匀铺展后进行干燥处理。此过程循环若干次以确保药物均匀、一致性地加载在跨尺度异质结构上；
25.(3)将药物加载后的材料用去离子水清洗、干燥。
26.步骤五的具体实现步骤如下：
27.(1)将预定体积的ph＝8.5的tris-hcl缓冲液倒入烧杯，称取一定量的盐酸多巴胺粉末加入缓冲液中并搅拌使其完全溶解，配制成不同浓度梯度的盐酸多巴胺溶液；
28.(2)将具有负载药物的跨尺度异质结构的材料在室温避光条件下浸入10ml的盐酸多巴胺溶液中放置一段时间；
29.(3)将自聚合反应后的材料用去离子水清洗、干燥。
30.步骤二(2)所述的加工物镜倍数、激光通量、加工速度以及加工间距分别为5倍、10倍或20倍、1-200j/cm2、5-2000μm/s以及1-50μm。
31.步骤三(1)所述的黑磷纳米片分散液的浓度为0.2-1mg/ml。
32.步骤三(2)所述的室温反应时间为0.5-2h，干燥时间为1-3h，循环反应次数为3-5次。
33.步骤四(1)所述的阿霉素水溶液的浓度为200-800μg/ml。
34.步骤四(2)所述的干燥处理温度为20-30℃，干燥时间为1-3h，循环加载次数为2-6次。
35.步骤五(1)所述的盐酸多巴胺溶液的浓度为2-6mg/ml。
36.步骤五(2)所述的放置时间为16-24h。
37.有益效果：
38.(1)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统，该跨尺度多功能智能疗修性系统具有骨缺损修复和肿瘤协同光热-化疗，以及根除细菌感染的功能，可用于综合生物医学组织工程及骨肿瘤多模态治疗。
39.(2)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统的制备方法，该方法具备的图案化加工能力，可用于各种尺寸、形状、种类的生物医用材料。
40.(3)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗修性系统在体外和动物体内均具有优异的光热转换特性。
41.(4)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗修性系统具有nir/ph双重响应药物智能释放行为。
42.(5)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗修性系统具有优异的血液相容性。
43.(6)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗修性系统在体外具有优异的细胞相容性，无细胞毒性。
44.(7)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗修性系统在体外可以通过协同光热-化疗显著地诱导人成骨肉瘤细胞(saos-2)和人乳腺癌细胞(mda-mb-231，一种十分容易发生骨转移的癌细胞)死亡。
45.(8)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗
修性系统在动物体内具有优异的生物相容性，无系统毒性。
46.(9)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗修性系统在体内可以完全消除骨肿瘤。
47.(10)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，经过该多功能智能疗修性系统治疗后的荷瘤小鼠在饲养60天后保持100％的存活率，并且无肿瘤复发。
48.(11)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗修性系统显著地促进了骨再生。
49.(12)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该多功能智能疗修性系统可以有效地抑制生物膜的形成，并且通过光热效应显著地杀死材料表面粘附的多种细菌，具有优异的根除细菌感染能力。
50.(13)本发明的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，该跨尺度多功能智能疗修性系统的制备方法灵活简单，工艺参数容易控制，可重复性极高，易于实现激光技术领域应用。值得注意的是，此方法在制备过程中无需引入其它任何的辅助化学试剂，无污染。
附图说明
51.图1为本发明实施例制备跨尺度多功能智能疗修性系统的工艺流程图；其中(a)为黑磷纳米片的制备；(b)为飞秒激光直写在生物医用材料表面制备三维多级微/纳复合结构；(c)为跨尺度异质结构的制备；(d)为药物加载的跨尺度异质结构的制备；(e)为聚多巴胺涂层的制备。
52.图2为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统的紫外(uv)-可见光(vis)-近红外(nir)的吸收光谱。
53.图3为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在体外利用nir(808nm)激光照射的光热特性及其稳定性(4个循环实验)；其中，(a)为干燥(空气)环境；(b)为液体(磷酸盐缓冲液，pbs)环境。
54.图4为本发明制备制备的跨尺度多功能智能疗修性系统的药物加载和释放行为；其中(a)为各类表面的药物加载能力；(b)为跨尺度多功能智能疗修性系统的nir/ph双重响应药物智能释放能力。
55.图5为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统的血液相容性(溶血率)。
56.图6为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在体外的协同光热-化疗抗癌特性；其中，(a)为人成骨肉瘤细胞(saos-2)在有/无nir激光照射的条件下的相对细胞活性(连续照射10min)；(b)为人乳腺癌细胞(mda-mb-231)在有/无nir激光照射的条件下的相对细胞活性(连续照射10min)。
57.图7为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物(裸鼠)体内的毒性和安全性测试。
58.图8为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物(裸鼠)体内的光热特性(激光功率为1w/cm2)。
59.图9为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物(裸鼠)体内协同
光热-化疗的肿瘤治疗能力。
60.图10为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统的成骨细胞(mc3t3-e1，共培养7天后)粘附图像；其中，(a)荧光显微(fluorescence microscopy)图像；(b)为扫描电子显微镜(scanning electron microscopy)图像。
61.图11为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在nir激光功率密度为1w/cm2，连续照射10min的条件下的抗菌效率；其中，(a)为金黄色葡萄球菌(s.aureus)；(b)为铜绿假单胞菌(p.aeruginosa)。
具体实施方式
62.为了更好的理解本发明，以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细介绍。
63.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均采用常规方法。
64.实施例1
65.如图1所示，本实施例的一种跨尺度多功能智能疗修性系统及其制备方法，包括以下具体步骤：
66.步骤一，对近等原子比的医用镍钛(niti)合金表面实施光学级抛光，得到镜面抛光的niti合金材料，表面粗糙度小于5埃；
67.步骤二，将步骤一所述的镜面抛光后的钛合金材料利用超声波清洗仪清洗，超声波清洗仪超声频率为60khz，分别用去离子水和无水乙醇溶液淹没材料表面，在室温下，分别清洗5min；
68.步骤三，将步骤二所述的清洗后的钛合金材料冷风吹干，得到洁净的钛合金材料；
69.步骤四，利用物理剥离法将块体黑磷材料制备成不同浓度梯度的黑磷纳米片分散液备用，结果如图1(a)所示；
70.步骤五，利用如图1(b)所示的飞秒激光直写加工技术，对钛合金表面进行激光诱导的三维多级微/纳复合结构加工，激光加工参数具体设置为：飞秒激光的波长为800nm，脉冲持续时间为35fs，重复频率为1khz，加工物镜选用5倍物镜，激光通量为22.68j/cm2，扫描速度为1300μm/s，扫描间距为5μm，整个加工过程利用高压氮气来吹屑，以加工出大面积、一致性的三维沟槽阵列微/纳复合结构；
71.步骤六，在真空环境中，将步骤五利用飞秒激光直写加工制备出表面具有三维沟槽阵列微/纳复合结构的钛合金材料放入培养皿底部，把配制好的黑磷纳米片分散液加入培养皿中，采用静电吸附法在三维沟槽阵列微/纳复合结构上进一步均匀地修饰黑磷纳米片，构建由三维沟槽阵列微/纳复合结构和纳米片组成的跨尺度异质结构，结果如图1(c)所示。值得注意地是，本发明涉及的跨尺度异质结构在制备过程中无需任何辅助的化学试剂，巧妙利用了飞秒激光在空气中加工金属材料可以使其表面充分氧化这一典型的技术特点，导致加工后的钛合金表面呈现出强氧化特性，致使其表面带有正电性，高效地吸附了表面具有负电性能的黑磷纳米片；
72.步骤七，在真空环境中，将步骤六制备好的表面具有跨尺度异质结构的钛合金材料放入培养皿底部，采用真空物理吸附法，将配制好的化疗药物阿霉素的水溶液逐滴滴加在材料表面上，待溶液均匀铺展后进行干燥处理。此过程循环若干次以确保药物均匀、一致
性地加载在跨尺度异质结构上，进而制备出负载药物的跨尺度异质结构，结果如图1(d)所示。由于黑磷纳米片表面带负电，而阿霉素药物表面带正电，因此利用静电吸附效应可以高效的将药物牢固地锁定于跨尺度异质结构上；
73.步骤八，将步骤七制备出的表面具有负载药物的跨尺度异质结构的钛合金材料在室温避光条件下浸入盐酸多巴胺溶液中，通过自聚合反应使其表面均匀包覆聚多巴胺涂层，即得到跨尺度多功能智能疗修性系统，结果如图1(e)所示。
74.其中，步骤六所述的静电吸附法，包括如下步骤：
75.(1)配制6ml，浓度为0.2mg/ml的黑磷纳米片分散液；
76.(2)在真空环境中，将飞秒激光直写加工制备出的表面具有三维沟槽阵列微/纳复合结构的钛合金材料放入培养皿底部，再将配制好的2ml黑磷纳米片分散液缓慢加入培养皿，确保材料浸没在分散液中，将培养皿在室温条件下静置30min；
77.(3)一次静置后，将材料取出在室温下真空干燥1h，再将其重新放置于新的培养皿中，二次加入2ml黑磷纳米片分散液静置30min；
78.(4)二次静置后，同样将材料取出在室温下真空干燥1h，再将其重新放置于新的培养皿中，三次加入2ml黑磷纳米片分散液静置30min；
79.(5)三次静置后，将钛合金材料取出在室温下真空干燥1h并用去离子水清洗、干燥，即得到由三维沟槽阵列微/纳复合结构和黑磷纳米片组成的跨尺度异质结构。
80.其中，步骤七所述的真空物理吸附法，包括如下步骤：
81.(1)配制30μl，浓度为600μg/ml的化疗药物阿霉素的水溶液；
82.(2)在真空环境中，将飞秒激光直写加工结合黑磷纳米片修饰制备出表面具有三维沟槽阵列微/纳复合结构和纳米片组成的跨尺度异质结构的钛合金材料放入培养皿底部，再将配制好的10μl阿霉素水溶液逐滴滴加在材料表面上，待溶液均匀铺展在材料表面后，将培养皿在30℃下真空干燥2h；
83.(3)一次载药后，二次将10μl的阿霉素水溶液逐滴滴加在材料表面上，待溶液均匀铺展在材料表面后，同样在30℃下真空干燥2h；
84.(4)二次载药后，三次将10μl的阿霉素水溶液逐滴滴加在材料表面上，待溶液均匀铺展在材料表面后，继续在30℃下真空干燥2h；
85.(5)三次载药后，将钛合金材料用去离子水清洗、干燥，即得到负载药物的跨尺度异质结构。
86.其中，步骤八所述的自聚合反应，包括如下步骤：
87.(1)称取10ml，10mm的ph＝8.5的tris-hcl缓冲液倒入烧杯中，将20mg的盐酸多巴胺粉末加入缓冲液中并搅拌使其完全溶解，配制成浓度为2mg/ml的盐酸多巴胺溶液；
88.(2)将表面具有负载药物的跨尺度异质结构的钛合金材料在室温避光条件下浸入10ml的盐酸多巴胺溶液中进行自聚合反应，反应时间为24h；
89.(3)反应完成后，将钛合金材料用去离子水清洗、干燥，即得到跨尺度多功能智能疗修性系统。
90.其中，步骤六，七，八所述的相应反应过程，钛合金材料及各类溶液可以放置在塑料或者玻璃培养皿及烧杯中。任何应用此种方法，在不同盛放容器中进行相应反应过程，都属于本专利保护的范围。
91.本实施例所述方法制备的产物具备优异的骨缺损修复和肿瘤协同光热-化疗，以及根除细菌感染的功能，可用于综合生物医学组织工程及骨肿瘤多模态治疗。
92.如图2所示为本实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统的紫外(uv)-可见光(vis)-近红外(nir)的吸收光谱。从图中可以看出，由于黑磷纳米片在整个可见光及近红外区域均具有广泛的吸收特性，导致跨尺度异质结构相比于三维多级微/纳复合结构和表面抛光材料在近红外波段具有优异的光吸收特性。在聚多巴胺涂层包覆后，进一步提高了其在近红外波段的光吸收特性。综上所述，本实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统能够用于nir激光(808nm)辅助的光热治疗。
93.如图3所示为本实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在体外的光热特性及其稳定性(4个循环实验)测试。图(a)是跨尺度多功能智能疗修性系统在干燥(空气中)的环境下利用功率密度为1.0w/cm2的nir激光进行照射，从图中可以看出其表面温度在5min内迅速增加至76.8℃，并且在4个循环实验下具有稳定的光热转换效应；图(b)是多功能治疗性生物材料在液体(磷酸盐缓冲液，pbs)环境下利用功率密度为1.0w/cm2的nir激光进行照射，可以看出其表面温度在5min内迅速增加至56.3℃，并且在4个循环实验下具有稳定的光热转换效应。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在干燥和液体的环境下均具有可控、优异和稳定的光热转换效应。
94.如图4所示为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统的药物加载能力和释放行为。图(a)为药物加载能力，从图中可以看出，由于黑磷纳米片的多褶皱结构和带负电的特性，导致跨尺度异质结构具有高效加载化疗药物的能力，其加载效率为93.2％，显著高于三维多级微/纳复合结构(35.2％)和表面抛光材料(13.3％)。图(b)为跨尺度多功能智能疗修性系统的药物释放能力，从图中可以看出其具有明显的nir/ph双重触发的智能、可控的药物释放行为。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统可以用于肿瘤的协同光热-化疗。
95.如图5所示为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统的血液相容性(溶血率)测试。从图中可以看出，跨尺度多功能智能疗修性系统的溶血率的值仅为0.52％，显著低于国际公认的标准数值(5％)，证明跨尺度多功能智能疗修性系统对血红细胞几乎没有任何破坏。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统可以可靠地应用于广泛的医疗领域。
96.如图6所示为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在体外的协同光热-化疗抗癌特性。图(a)为人成骨肉瘤细胞(saos-2)在有/无nir激光照射的条件下的相对细胞活性(连续照射10min)；图(b)为人乳腺癌细胞(mda-mb-231)在有/无nir激光照射的条件下的相对细胞活性(连续照射10min)。从图中可以看出，在没有nir激光照射的情况下，由于化疗药物的有效累积释放，跨尺度多功能智能疗修性系统可以诱导这两种癌细胞死亡，但仅依靠化疗作用难以大幅杀死肿瘤细胞。在nir激光照射的情况下，跨尺度异质结构因其出色的光热效应(黑磷纳米片提供)明显地诱导这两种癌细胞死亡，其相对活性分别降低至15.3％和17.8％。特别地，跨尺度多功能智能疗修性系统因其同时具备优异的光热效应和智能、可控的药物释放能力，可以显著地杀死这两种癌细胞，其相对活性分别降低至9.6％和11.5％。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在体外具有优异的协同光热-化疗抗癌特性，其抗癌能力显著优于单独的化疗和光热治疗。
97.如图7所示为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物(裸鼠)体内的毒性和安全性测试。将表面具有跨尺度多功能智能疗修性系统的材料植入在裸鼠体内并进一步饲养14天和28天后，取出裸鼠的主要器官(心脏、肝脏、脾、肺和肾脏)切片，h&e染色后进行组织学分析。从图中可以看出，无论是饲养14天还是28天，各脏器均未见明显的组织形态异常和病理毒性及不良反应。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物体内具有另人满意的生物相容性。
98.如图8所示为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物(裸鼠)体内的光热特性(激光功率为1w/cm2)。从图中可以看出，表面具有跨尺度多功能智能疗修性系统的材料植入后的肿瘤部位的局部温度在nir激光照射10min内迅速增加至54.3℃且温度分布均匀。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物体内具有优异、可控和稳定的光热特性。
99.如图9所示为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物(裸鼠)体内协同光热-化疗的肿瘤治疗能力。首先在裸鼠背部右侧建立异位骨肿瘤模型，当肿瘤的直径长至约10mm左右时将材料植入在肿瘤底部，然后将裸鼠分成无nir激光照射组和nir激光照射组，无nir激光照射组在材料植入后继续饲养14天，nir激光照射组在材料植入后在肿瘤部位进行照射，激光功率密度为1w/cm2，每天照射10min，连续照射3天后，继续饲养裸鼠至14天。从图中可以看出，在没有nir激光照射时，饲养14天后，表面抛光材料、表面具有三维多级微/纳复合结构的材料、表面具有跨尺度异质结构的材料在裸鼠体内并不具有治疗能力，肿瘤体积呈现出了疯狂地增长。表面具有跨尺度多功能智能疗修性系统的材料由于单独的化疗作用具备一定的肿瘤生长抑制能力，然而仅利用化疗不能有效地消除肿瘤。当采用nir激光照射时，由于表面抛光材料、表面具有三维多级微/纳复合结构的材料在裸鼠体内不具备光热特性，因此即使在光热治疗后肿瘤的体积依旧呈现出了明显的增长。但是，表面具有跨尺度异质结构的材料在光热治疗后的第14天肿瘤几乎消失。另人兴奋地是，表面具有跨尺度多功能智能疗修性系统的材料在协同光热-化疗后的第14天肿瘤完全消失，达到了彻底治疗肿瘤的目的。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在动物体内具有优异的协同光热-化疗的肿瘤治疗能力。
100.如图10所示为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统的诱导骨再生特性。图(a)为材料与成骨细胞(mc3t3-e1)共培养7天后的荧光显微(fluorescence microscopy)图像；图(b)为材料与成骨细胞(mc3t3-e1)共培养7天后的扫描电子显微镜(scanning electron microscopy)图像。从图中可以看出，具有丰富伪足的成骨细胞几乎完全铺满了整个材料表面，并且细胞沿三维沟槽阵列微/纳复合结构定向排列生长，表现出了明显的接触引导效应。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统可以显著诱导成骨细胞的粘附和增殖，具有优异的骨生成特性。
101.图11所示为本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统在nir激光功率密度为1w/cm2，连续照射10min的条件下的抗菌效率。图(a)为金黄色葡萄球菌(s.aureus)的抗菌效率；图(b)为铜绿假单胞菌(p.aeruginosa)的抗菌效率。从图中可以得到，针对金黄色葡萄球菌的光热抗菌效率可以达到99.2％，针对铜绿假单胞菌的光热抗菌效率可以达到99.6％。综上所述，本发明实施例制备的跨尺度多功能智能疗修性系统可以有效地根除多种细菌的感染。
102.以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，本发明还可以有其它实施方式，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。