[發(fā)明專利]鍶/絲蛋白仿生涂層修飾人工韌帶的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410367558.3
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104117095A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳世益;張鵬;陳俊;蔣佳;吳子英;萬方;陳天午
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院
• 主分類號: A61L27/34
• 分類號: A61L27/34;A61L27/30;A61L27/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，涉及一種鍶/絲蛋白仿生涂層修飾人工韌帶的制備方法。

背景技術(shù)

膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷重建的移植物選擇，多項臨床研究已證明聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)人工韌帶的中短期療效及安全性較為滿意，但其仍存在腱骨愈合不佳和并發(fā)滑膜炎等問題。因此，提高PET材料的生物相容性，促進人工韌帶骨道兩端腱骨愈合尤為重要。

由于PET人工韌帶移植物表面首先接觸到宿主內(nèi)壞境，對其表面進行涂層(surface?coating)處理，以增進生物材料的親水性、生物相容性及骨傳導(dǎo)性已成為骨科生物材料的發(fā)展重點。合理利用多種成分復(fù)合構(gòu)建生物醫(yī)用材料，不僅能兼得各組分的優(yōu)良性質(zhì)，還可能得到單一組分所不具備的新性能。將大分子蛋白質(zhì)或酶等有機高分子物質(zhì)以及HAp或Ca-P物等無機材料同時引入材料表面，使復(fù)合涂層材料兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)勢，已經(jīng)成為骨科領(lǐng)域促進植入物與宿主骨愈合的理想涂層方法。

一些研究通過對PET人工韌帶材料表面應(yīng)用明膠溶液復(fù)合羥基磷灰石(Hap)人工涂覆法進行了表面涂層，初步驗證了應(yīng)用HAp復(fù)合涂層對PET材料進行改性的可行性。但是，研究結(jié)果也顯示通過人工直接涂覆的方法進行HAp復(fù)合涂層存在涂層不均勻、缺乏穩(wěn)定性、實驗結(jié)果可重復(fù)性較差以及成骨分化速率不高等問題。

絲素蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白，相對于膠原蛋白，其具有來源廣，價格低，制備簡單，具有優(yōu)良的生物相容性和良好的物理化學(xué)性能。絲素蛋白18種氨基酸組成，含量約占蠶絲的70％～80％，因其本身具有良好的機械性能、理化性質(zhì)及生物相容性，近年來成為組織工程支架材料研究的熱點對象之一。研究表明絲素材料具有比其他天然纖維和高性能合成纖維更獨特的力學(xué)性能；纖維表面易于化學(xué)共價修飾黏附位點和細(xì)胞因子，可通過不同方法處理獲得多種形態(tài)及改變表面性能；在體內(nèi)可以緩慢降解為氨基酸，且降解產(chǎn)物對生物體無危險性。但迄今為止，國內(nèi)外尚無絲蛋白涂層對人工韌帶涂層中應(yīng)用的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種制備簡單，條件溫和、節(jié)能環(huán)保、材料組織相容性好的鍶/絲蛋白仿生涂層修飾人工韌帶的制備方法，解決在長期臨床應(yīng)用暴露出來人工韌帶與腱骨愈合程度低和速度慢的問題。本發(fā)明通過利用仿生礦化的方法，以絲蛋白作為礦化模板，在人工韌帶表面進行鍶仿生絲蛋白復(fù)合涂層修飾，形成礦化結(jié)構(gòu)均勻且性能穩(wěn)定的復(fù)合涂層，改善人工韌帶在體內(nèi)應(yīng)用存在的腱骨愈合差的問題。

鍶是一種銀白色帶黃色光澤的堿土金屬，在自然界主要以化合態(tài)存在。鍶元素廣泛存在于礦泉水中，人體99％的鍶蓄積于骨骼，在骨中的含量約占骨重量的0.01％，是人體骨中必需元素之一。在骨質(zhì)發(fā)生的早期缺乏鍶元素可以導(dǎo)致骨形成不足及骨鈣化不良，鍶離子在骨基質(zhì)中保持一定的比例以維持骨質(zhì)的正常功能。目前研究表明，少量增加的鍶離子濃度可以顯著促進成骨細(xì)胞的生長復(fù)制，刺激新骨形成；并抑制破骨細(xì)胞活性，減少新形成骨的再吸收。由于鍶本身就是人體重要的微量元素，加入鍶可以增加了生物相容性和安全性。研究發(fā)現(xiàn)，植入物中含有和/或釋放鍶離子的表面氧化物層則可誘導(dǎo)成骨細(xì)胞中的堿性磷酸酶的生成增加，其對于進一步的分化和礦化至關(guān)重要。

本發(fā)明采用絲蛋白摻雜鍶形成有機涂層。這種技術(shù)在材料表面進行復(fù)合涂層，從而改善材料的生物相容性及骨傳導(dǎo)性，使之在生物活性和力學(xué)性能方面滿足臨床醫(yī)學(xué)的要求。絲蛋白在仿生礦化過程中具有明顯的促進和調(diào)控作用。絲蛋白本身含有大量的β-折疊結(jié)構(gòu)，能使親水集團暴露于分子表面。在礦化過程中，絲蛋白作為模板，在自身凝聚形成纖維化的同時，還能誘導(dǎo)羥基磷灰石成核并吸附其繼續(xù)結(jié)晶生長，形成細(xì)小均勻、排列規(guī)整、具有良好生物學(xué)性狀的復(fù)合基質(zhì)，是一種優(yōu)越的礦化模板。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種鍶/絲蛋白仿生涂層修飾人工韌帶的制備方法，包含如下步驟：

步驟一、PET人工韌帶材料表面改性：用等離子體處理后，取出暴露于空氣，清洗并真空干燥，得預(yù)處理PET人工韌帶材料；

步驟二、將預(yù)處理PET人工韌帶材料浸泡在含鍶的絲蛋白混合液中，攪拌反應(yīng)20～30min，取出，晾干；再放入絲蛋白溶液靜置后晾干；

步驟三、重復(fù)步驟二，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的循環(huán)次數(shù)，即得所述鍶/絲蛋白仿生涂層修飾人工韌帶。