[發明專利]一種生物活性支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201910792496.3
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110433331B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 李吉東;魏加偉;李玉寶;左奕;鄒琴
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: A61L27/12
• 分類號: A61L27/12;A61L27/22;A61L27/18;A61L27/20;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/56;A61L27/58;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 傅曉

本發明公開了一種生物活性支架及其制備方法，本發明先通過接枝或吸附的方式在中空介孔羥基磷灰石微球上負載骨形態發生蛋白，得載藥微球；然后將載藥微球混入支架基質溶液中，再利用3D打印技術打印制備復合支架；最后通過表面吸附趨化生長因子，得到本發明中的生物活性支架；或者是先將載藥微球和趨化生長因子共混于支架基質溶液中，再利用3D打印技術打印制備生物活性支架。采用本發明中的方法得到的支架可以實現多種生長因子的時序釋放，早期釋放趨化生長因子，招募骨修復細胞到缺損區，后期主要釋放骨形態發生蛋白，誘導募集到缺損區的骨髓基質干細胞成骨分化，充分調動自體組織的再生修復潛能，促進骨缺損再生修復。

技術領域

本發明屬于生物支架制備技術領域，具體涉及一種生物活性支架及其制備方法。

背景技術

支架材料是骨組織工程中最基本的物質和結構基礎，它能在植入體內后為種子細胞的黏附、增殖、分化、物質交換等過程起到重要作用，極大的影響著細胞行為和組織重建。近年來，3D打印技術已成為生物醫學領域和應用的熱點。3D打印技術通過逐層打印制造支架，能夠精確的模擬天然組織復雜的三維微觀結構、支架形狀，準確控制微孔的分布、空間走向，制備出結構可控且孔隙高度貫通的支架，具備發泡等傳統技術所不具備的優勢。

在骨缺損修復中，骨再生和骨愈合是在骨髓間充質干細胞(BMSCs)到達受傷區域后開始的，而骨形態發生蛋白的主要作用是促進細胞成骨分化，但是大塊骨缺損區因細胞數量不足，單獨使用骨形態發生蛋白治療效果欠佳，常需和其他活性因子聯合使用。趨化生長因子能夠在骨修復早期利用SDF-1/CXCR4信號通路調控循環系統、局部或遠端BMSCs向目標位點募集，參與損失組織修復。但是二者的同時釋放并不能有效協同促進細胞遷移和分化。

PLGA是聚乳酸(PLA)與聚羥基乙酸(PGA)單體共聚物，可以通過調整兩種單體的比例來控制聚合物組成，從而調控其機械強度和降解速度。因其生物相容性好、無毒、可加工性強等優點，在美國已通過FDA認證，被正式作為藥用輔料收錄進美國藥典。將PLGA溶解于二氯甲烷即可用于3D打印技術，但是單一的PLGA支架并不能實現組織工程支架的多功能化要求。

介孔羥基磷灰石在組成上與自然骨的成分類似，生物相容性和骨傳導性好，同時介孔材料具有比傳統微球更大的比表面積，傳統的羥基磷灰石微球作為生長因子載體的藥物包封率通常在15％～50％，而介孔羥基磷灰石包封率可以達到60％左右，在藥物和生長因子緩釋和控釋領域已顯示出優越性，但是僅僅通過物理吸附在孔道中生長因子的釋放周期短、容易失去生物活性，因此通過載體表面氨基化處理把生物活性因子共價連接，可以進一步調控生長因子的負載和釋放行為。已經有研究報道，介孔二氧化硅表面氨基化處理后負載內皮生長因子(EFG)用于靶向腫瘤細胞的治療；介孔羥基磷灰石表面氨基化、羧基化處理后接枝短肽用于提高材料表面的細胞黏附性能。利用中空介孔羥基磷灰石表面氨基化處理以后進行表面氨基化處理后負載生長因子還未見報道。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種生物活性支架以及生物活性支架的制備方法；本發明通過3D打印制備具有孔結構精確可控、孔隙高度貫通、多種生長因子時序性可控釋放的高性能復合骨組織工程支架。其通過中空介孔羥基磷灰石微球(MHA)吸附生物活性骨形態發生蛋白，采用打印時在PLGA基質中同步添加或支架成型后表面吸附方式負載趨化生長因子實現雙因子時序性釋放，協同促進骨組織再生重建。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是，提供的一種生物活性支架，本發明中的生物活性支架負載有骨形態發生蛋白和趨化生長因子，并且趨化生長因子和骨形態發生蛋白時序性釋放(初期釋放趨化生長因子，中后期釋放骨形態發生蛋白)；生物活性支架內部具有高度貫通的孔隙，并且孔隙率達到50～80％，孔隙的平均孔徑為100～900μm。本發明中的生物活性支架通過以下步驟制得：

S1：制備中空介孔羥基磷灰石微球(MHA)；

S2：在中空介孔羥基磷灰石微球(MHA)上負載骨形態發生蛋白，得載藥微球；