[發明專利]一種保留天然羥基磷灰石的脫細胞骨基質水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202010763854.0
• 申請日: 2020-08-01
• 公開（公告）號: CN111905146B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 蔡晴;左大為;易蜜;楊小平
• 申請（專利權）人: 北京歐亞鉑瑞科技有限公司
• 主分類號: A61L27/12
• 分類號: A61L27/12;A61L27/20;A61L27/24;A61L27/36;A61L27/50;A61L27/52;A61L27/54;A61L27/58
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本申請公開了一種保留天然羥基磷灰石的脫細胞骨基質水凝膠及其制備方法，屬于組織工程中骨再生修復材料領域。本申請的有機?無機復合水凝膠是以同種或異種來源的皮質骨或松質骨為原材料，經過脫脂、脫細胞、脫鈣處理保留不同程度的天然骨礦、酶解消化、純化處理后，調節溶液的pH和鹽濃度至生理條件后得到預凝膠液，使用時升溫至37±1℃經自組裝形成的水凝膠。本申請骨組織脫細胞外基質水凝膠有效保留了骨基質中的天然羥基磷灰石成分，且羥基磷灰石與膠原纖維結合良好，分散均勻，可作為溫敏性可注射型水凝膠應用于骨組織工程，具有良好的應用前景。

技術領域

本申請涉及組織工程中骨再生修復材料領域，特別涉及一種保留天然羥基磷灰石的脫細胞骨基質水凝膠及其制備方法。

背景技術

目前，由創傷、感染、腫瘤或先天性疾病引起的關鍵性骨缺損的臨床治療，仍傾向于基于自體或同種異體骨移植物。然而，嚴重的供體部位發病率、高度的感染風險和運輸等問題，阻礙了它們成為可持續發展的骨修復材料。

基于生物可降解多孔支架的組織工程技術，被認為是進行骨再生修復的可行和有效替代策略。如今，已被廣泛應用于骨組織工程支架的材料多為人工合成的可降解脂肪族聚酯，如聚乳酸、聚（乳酸-羥基乙酸）、聚己內酯等。此合成材料往往缺乏生物活性成分，需要通過改性或添加外源性生物活性成分如生長因子、生物活性陶瓷來達到促進骨再生的目的。即便如此，骨組織的修復是一個包括多種生物活性因子協同作用的復雜過程，通過人工合成生物材料負載外源性生物活性成分來仿生模擬骨再生修復對其天然微環境的各種需求仍是一個巨大的挑戰。

細胞外基質（ECM）是細胞周圍由多種大分子組成的復雜網絡，包括膠原蛋白、非膠原蛋白、彈性蛋白以及糖胺聚糖，ECM來源的材料由于其極大程度地保留了細胞生存和功能表達所需的活性因子，無疑是一種比合成材料更加利于損傷組織修復再生的組織工程支架材料。通過脫細胞技術可以將供體ECM中具有免疫原性的細胞脫除，以避免材料植入后引起免疫排斥反應和潛在的疾病傳染。目前已有很多商品化的脫細胞外基質產品，如脫細胞真皮組織（Alloderm?; LifeCell），脫細胞豬心臟瓣膜（Synergraft?; Cryolife）和脫細胞豬膀胱（Urinary bladder matrix; ACell）等，已用于臨床治療，這些ECM材料中富含的膠原、糖胺聚糖以及生物活性因子等，能夠顯著促進組織再生和功能重建。

外科臨床手術操作呈現微創化趨勢，對于可注射性植入材料的需求越來越旺盛。研究發現，脫細胞外基質的預凝膠溶液常表現出溫敏性凝膠的特點，即在低溫（4 ℃）下具有良好的流動性，可搭載種子細胞，但在人體溫度37 ℃下可快速凝膠。由此，具有良好的生物相容性、生物活性和可注射性的ECM水凝膠，注射到損傷部位后可迅速在原位凝膠化，具有良好的臨床應用前景。已有證據證明，采用同源性的ECM支架對相應組織進行修復和重建，相比于其他組織來源的ECM材料，能更有效地促進組織再生修復。所以來自骨組織的ECM材料無疑是最適用于骨組織再生的天然材料。特別是復合有生物活性陶瓷的有機無機復合ECM材料，能為骨組織再生提供更為仿生的微環境。不同于其他組織的ECM，天然骨ECM中除了富含I型膠原、骨基質蛋白、糖胺聚糖和生長因子等有機成分外，更含有高達約70%的無機組分，主要成分是羥基磷灰石。在ECM水凝膠制備的現有技術中，常規脫脂和脫細胞處理后，會使用消化酶將ECM中的膠原纖維酶解，得到膠原蛋白三螺旋分子的水溶液；由于胃蛋白酶的消化效率高，所以消化酶最常選用胃蛋白酶，另外為了充分發揮胃蛋白酶的活性，體系的pH通常采用鹽酸/乙酸溶液調節至2.0左右。然而在酸性的、胃蛋白酶的消化條件下，堿性的羥基磷灰石是無法保留在最終形成的ECM水凝膠中的。所以，現有的文獻制備的ECM水凝膠全都由完全脫鈣、脫細胞的骨基質進行酶解制得。如果要獲得有機-無機復合ECM水凝膠用于骨再生修復，通常只能通過向ECM水凝膠中共混添加羥基磷灰石、用模擬體液礦化ECM凝膠或凝膠與羥基磷灰石共沉淀生成等方式引入羥基磷灰石成分來實現，但這些制備方法往往存在羥基磷灰石易團聚、分散不均勻以及添加量有限等不足，限制了其臨床使用。

發明內容