[發明專利]一種負載外泌體的金屬基植入材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010627158.7
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111701076B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉冰;呂宇鵬;肖桂勇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: A61K38/19
• 分類號: A61K38/19;A61L27/32;A61L27/34;A61L27/38;A61L27/06;A61L27/04;A61L27/50;C23C22/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種負載外泌體的金屬基植入材料及其制備方法和應用。包括金屬基體、鈣磷酸鹽轉化膜、表面修飾聚乙二醇化磷脂的外泌體，金屬基體的表面覆蓋鈣磷酸鹽轉化膜，鈣磷酸鹽轉化膜與表面修飾聚乙二醇化磷脂的外泌體連接，聚乙二醇化磷脂親水端與鈣磷酸鹽轉化膜形成Ca²⁺?O?PEG絡合物，聚乙二醇化磷脂疏水端與外泌體的磷脂雙分子結構層結合。提供微納尺度和粗糙表面來提高外泌體的結合比表面積。增加外泌體的結合量。提高表面生物活性和骨再生能力。

技術領域

本發明屬于生物醫用金屬材料表面改性技術領域，具體涉及一種負載外泌體的金屬基植入材料及其制備方法和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

在牙科、骨科等領域，金屬基植入材料是常用的承重部位硬組織修復或替換材料。為了使金屬與人骨表面發生骨性結合，往往需要對材料進行表面改性，以提高其生物活性。隨著種植適用癥的不斷擴大，對于較為復雜的臨床病例，尤其對患有糖尿病、骨質疏松癥的患者而言，由于骨缺損局部骨代謝紊亂，成骨細胞活性降低，嚴重妨礙了植入后材料表面的骨整合。利用生物活性因子修飾材料可迅速提高材料表面生物活性。然而臨床應用中發現，較高濃度的人重組骨形態發生蛋白會引起并發癥甚至導致腫瘤發生，而且大多數生物活性因子存在半衰期短、免疫原性高且穩定性差等缺陷，活性因子的遞送、劑量和價格也是其應用的障礙。因此迫切需要新的策略提高骨質疏松環境下骨缺損部位金屬植入材料表面的骨長入能力。

近年來，攜帶有特異性功能蛋白質和核酸的細胞外囊泡——外泌體，具有低免疫原性、較長半衰期以及高穩定性等特點，引起了研究人員的關注。眾多研究表明，細胞分泌的外泌體具有促進細胞增殖分化、調節免疫等功能，依靠其內含的蛋白質和核酸，尤其是mi-RNA，在成骨細胞、破骨細胞和骨髓基質細胞之間的細胞間通訊中發揮至關重要的作用。因此，利用外泌體修飾金屬基植入材料表面，可顯著縮短植入體表面骨整合時間，對于骨科領域金屬基植入材料在促進骨再生和血管新生方面具有極大的應用前景和價值。

發明人發現，國內外目前關于外泌體的修飾多聚焦于聚合物基質，而對于金屬材料結合外泌體的報道非常少，主要是缺乏金屬表面有效固定外泌體的手段和方法。金屬表面一般通過靜電作用可吸附少量生物大分子，但這種物理結合效率很低，而且吸附作用極不穩定。也有學者利用聚多巴胺薄膜作為連接材料和功能分子活性基團的過渡層，但是聚多巴胺薄膜無法提供粗糙表面或微納尺度結構以增加外泌體的結合量。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種負載外泌體的金屬基植入材料及其制備方法和應用。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

第一方面，一種負載外泌體的金屬基植入材料，包括金屬基體、鈣磷酸鹽轉化膜、表面修飾聚乙二醇化磷脂的外泌體，金屬基體的表面覆蓋鈣磷酸鹽轉化膜，鈣磷酸鹽轉化膜與表面修飾聚乙二醇化磷脂的外泌體連接，聚乙二醇化磷脂親水端與鈣磷酸鹽轉化膜形成Ca²⁺-O-PEG絡合物，聚乙二醇化磷脂疏水端與外泌體的磷脂雙分子結構層結合。

金屬基體的外表面覆蓋鈣磷酸鹽轉化膜層，鈣磷酸鹽轉化膜層的外表面覆蓋聚乙二醇化磷脂層，聚乙二醇化磷脂層的外表面覆蓋一層外泌體層。金屬基植入材料是基底材料，鈣磷酸鹽轉化膜是涂層材料，外泌體為納米級囊泡，聚乙二醇磷脂是兩親性分子，它其實是形成膠束，將外泌體封裝起來的，然后與磷酸鈣膜層形成絡合物。金屬基植入材料的形狀不限。

本發明通過金屬基植入材料表面含鈣磷酸鹽轉化膜可固定經聚乙二醇化磷脂修飾的外泌體。