[發明專利]一種用于修復骨缺損的復合生物支架材料

有效

• 申請號: 201910058425.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109847098B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 陸乃彥;張軒;翁雨燕;楊國鋒;余雪健;王霽月
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: A61L27/22
• 分類號: A61L27/22;A61L27/38;A61L27/50;C12N5/0775
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種用于修復骨缺損的復合生物支架材料，屬于骨組織工程技術領域。本發明通過將重組TG2腺病毒轉染到具有多向分化能力的EMSCs中，在體外評估了TG2?EMSCs對纖維蛋白支架成骨的影響，并將含TG2?EMSCs的生物活性支架植入顱骨缺損的SD大鼠中，檢測其修復骨缺損的能力。結果表明，用含TG2?EMSCs的纖維蛋白支架移植治療顱骨缺損，受損區域在兩周內顯示55％的愈合，而含天然EMSCs的纖維蛋白支架在相同時間點顯示17％的愈合。且這種生物支架生物相容性高、穩定、成本低且操作簡便。因此，含TG2?EMSCs的纖維蛋白支架對于修復骨缺損具有重要的臨床應用價值。

技術領域

本發明涉及一種用于修復骨缺損的復合生物支架材料，屬于骨組織工程技術領域。

背景技術

整形外科中大骨缺損的修復是整形外科醫生常面臨的重大問題。骨缺損的常見原因包括急性骨損傷、良性腫瘤、惡性腫瘤、骨感染和骨不連。骨缺損的常用治療方法是自體骨移植，即在患者機體上采集新鮮骨組織進行自體移植。然而，這種治療通常需要兩次手術，這不僅增加了感染的可能性，而且還可能導致骨畸形、疼痛甚至功能性問題。自體骨移植的缺點使其不能成為最佳的骨缺損修復方法。目前，使用有效的基因工程和組織工程技術聯合自體干細胞移植是一種新興的骨損傷治療方法。

成骨細胞負責產生骨基質并促進類骨質礦化，在骨修復和重建過程中發揮重要作用。鑒于成骨細胞在骨修復中的關鍵作用，植入可直接分化為成骨細胞的干細胞將是一種有臨床應用前景的骨缺損治療方法。已有報道顯示骨髓含有具有成骨潛能的間充質干細胞(BMSC)，然而，骨髓中能獲取的BMSCs不足以修復骨缺損。此外，BMSCs采集過程對供體來說是痛苦的且易導致骨髓感染。因此，骨科研究人員仍在努力尋找理想的自體干細胞來修復骨缺損。

已有研究報道，下鼻甲的呼吸道粘膜含有神經嵴遷移分化的鼻粘膜骨髓間充質干細胞(EMSCs)，該細胞具有多向分化潛能，可以分化為外胚層和中胚層譜系細胞(TG2基因修飾的鼻粘膜間充質干細胞向神經樣細胞分化的研究[J].神經解剖學雜志,2018(3))。而且，鼻粘膜EMSCs可以從成人下鼻甲的呼吸道粘膜中輕易收獲，損傷很小，對嗅覺無損傷。研究表明，當EMSCs接種在纖維蛋白凝膠上時，可以誘導EMSCs在更大程度上分化成成骨細胞。因此，EMSCs可以用作新型種子細胞，纖維蛋白凝膠可以作為其生長和分化的支架(張雪松,李正南,荊丹峰,et al.外胚層間充質源神經干細胞-纖維蛋白支架復合體移植修復大鼠脊髓損傷[J].解剖學雜志,2016,39(2):207-210)。裝載EMSCs的支架可以移植修復骨損傷。然而，體內天然纖維蛋白凝膠的快速降解對于使用纖維蛋白凝膠作為修復大骨缺損的支架是不利的。因此，構建具有長期穩定性和生物活性的并可裝載細胞的纖維蛋白支架，對于干細胞/組織工程支架移植修復嚴重骨缺損具有重要的應用價值。

轉谷氨酰胺酶2(TG2)是轉谷氨酰胺酶家族的成員，其發揮蛋白質之間的轉酰胺和交聯功能。大多數細胞的TG2存在于細胞質中，一些也存在于線粒體和細胞核中，而一些TG2(1-20％)位于細胞外，包括質膜和細胞外基質(ECM)。TG2還具有重要的酶和非酶功能。TG2可以交聯各種細胞外基質蛋白，例如纖連蛋白、層粘連蛋白、膠原蛋白和骨橋蛋白以及一些可溶性生長因子，例如BMP-2和PDGF。此外，TG2通過與整聯蛋白和生長因子受體的非共價相互作用來調節ECM和可溶性生長因子之間的相互作用。已有研究表明TG2表達與軟骨細胞分化也有關，并且TG2敲除小鼠的軟骨細胞培養物形成低水平的基質鈣化。相反，隨著外源性TG2的加入，軟骨細胞肥大和礦化增加。Kaartinen等人在體外鑒定了膜內骨和成骨細胞樣骨細胞中高活性的TG2酶。此外，許多報道已經證明TG2參與骨細胞粘附和ECM鈣化。Johnson等人報道TG2在TG2基因修飾的軟骨細胞和半月板細胞培養物中促進了體外礦化。然而，沒有研究報道過TG2在EMSCs分化為成骨細胞和TG2基因修飾的EMSCs移植修復骨損傷中的作用。