[發(fā)明專利]一種組織工程界面修飾材料、其修飾方法及應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410095314.4
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103845759A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 王浩;李莉莉;齊國斌
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: A61L27/34
• 分類號: A61L27/34;A61L27/54
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

技術領域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學材料領域，尤其涉及一種雙響應的組織工程界面修飾材料、其修飾方法及應用。

背景技術

界面修飾材料在組織工程方面有著相當廣泛的用途，在生物環(huán)境中，細胞和材料的相互作用實際上是細胞表面受體與細胞外生物材料所能提供的相應配體之間的相互間分子識別，從而產(chǎn)生特異性相互作用。當材料植入體內(nèi)，細胞膜表面的受體積極尋找與之接觸的材料表面所能提供的信號，以區(qū)別所接觸的材料為自體或異體。只有生物相容性適宜，植入材料才能被生物體認同。表面修飾旨在抑制非特異性相互作用，引入特異性相互作用位點，使細胞在類似體內(nèi)細胞外基質(zhì)（ECM）中發(fā)揮其功能。

為了創(chuàng)造一個良好的人工ECM環(huán)境，達到細胞正常生長的需求，表面修飾后的生物材料應達到如下要求：（1）良好的生物相容性；（2）良好的抗凝血性；（3）適宜的表面親水-疏水平衡；（4）較強的細胞特異性識別能力；（5）較強的消除非特異性識別能力。而植入物感染是組織工程材料在手術植入時最嚴重的并發(fā)癥，由于細菌易在界面形成生物膜，使得感染具有極強的耐藥性，形成難以根治的持續(xù)性慢性感染，只能將植入物去除，導致手術失敗。因此，作為界面修飾材料，不僅需要具有以上的生物相容性還需要具有良好的抗感染抗生物膜形成能力。

將多肽類用于組織工程界面修飾，可使界面具有非常好的特異性識別性能（如受體識別）以及生物相容性和可降解性能。與細胞表面受體真正起反應的是細胞外基質(zhì)上3～20個氨基酸的多肽鏈?，F(xiàn)有技術中，可在界面材料表面直接固定多肽，制成受體專門性材料，以促進受體介導的細胞對界面材料表面的黏附，從而來提高其生物相容性。目前主要使用的細胞粘附肽是RGD，RGD可被固有黏附蛋白受體特異性組合，在生物材料表面自發(fā)形成分子層，為與受體介導的細胞反應提供了位點，進而促進細胞黏附、伸展。同時，RGD還與球蛋白等生理活性物質(zhì)結合，也有很好的促細胞黏附能力。但是，若在界面材料表面直接固定多肽，難以達到抑菌效果，從而在手術植入時存在極大風險。

組織工程界面所需要的另一個重要性能是防污，也即防止細菌感染，防污性能主要是抑制細菌在界面形成生物膜，以求達到理想的細菌“零粘附”。目前較常用的材料有具有抗菌性能的無機類材料修飾（如Ag、TiO₂、ZnO₂、MgO、CuO等金屬氧化物），具有抗菌性能的有機涂層（如氯己定、氯二甲酚）以及抗細菌粘附的高分子膜（如甲基丙酸烯、聚乙二醇）。但是，這些材料要想達到抑菌效果，需要其為“裸露”狀態(tài)。因此，當將上述RGD肽連接于抗菌材料表面時，無法實現(xiàn)抗菌效果；而單純在界面上修飾上述抗菌材料時，又無法達到促進細胞粘附、提高其生物相容性的效果。因此，迫切需要開發(fā)一種既能實現(xiàn)良好的生物相容性，又兼具防污性能的組織工程界面修飾材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種生物相容性與防污性能兼具的組織工程界面修飾材料，該組織工程界面修飾材料具有較強的促進細胞粘附和生長能力，對細菌的響應性以及響應后抗細菌生物膜形成的能力。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種組織工程界面修飾材料，該組織工程界面修飾材料依次包含PEG、細菌或細菌感染響應性肽和細胞粘附肽。

上述組織工程界面修飾材料中，作為優(yōu)選，所述PEG的重復序列為4～10個，優(yōu)選為6～8個，更優(yōu)選為6個。

在具體的實施方案中，所述PEG的重復序列為4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個。

優(yōu)選地，所述細菌或細菌感染響應性肽為凝血酶響應性肽、基質(zhì)金屬蛋白酶響應性肽、脂肪酶響應肽或者磷酸酶響應肽中的任意一種或幾種的組合；

所述細菌或細菌感染響應性肽為對細菌或細菌感染產(chǎn)生響應比如產(chǎn)生響應性酶切的肽，比如所述凝血酶響應性肽對凝血酶產(chǎn)生響應進而發(fā)生酶切，所述基質(zhì)金屬蛋白酶響應性肽對基質(zhì)金屬蛋白酶產(chǎn)生響應進而發(fā)生酶切，因此，所述凝血酶響應性肽包含凝血酶的酶切位點，而基質(zhì)金屬蛋白酶響應性肽包含基質(zhì)金屬蛋白酶的酶切位點。

進一步優(yōu)選地，所述細菌或細菌感染響應性肽為如SEQ?ID?NO.1～14任一項所示序列或幾種序列的組合：

SEQ?ID?NO.1：G(D)FPRGA；

SEQ?ID?NO.2：GAGRP(D)FG；

SEQ?ID?NO.3：GAGPR(D)FG；

SEQ?ID?NO.4：G(D)FPRGG；

SEQ?ID?NO.5：G(D)FPRGF；