[發(fā)明專利]一種骨修復(fù)支架材料及其制備方法、應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210792219.4
• 申請(qǐng)日: 2022-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN115120775A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉燕;白臻祖;柳瓏;鄭惟嘉;黃珊;姜?jiǎng)P;劉浩明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/12
• 分類號(hào): A61L27/12;A61L27/24;A61L27/18;A61L27/22;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/58
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 陳俊好

本發(fā)明公開一種骨修復(fù)支架材料及其制備方法、應(yīng)用，該制備方法首先制備包含磷酸鈣寡聚體和膠原蛋白的核紡絲液，再制備包含絲素蛋白和VEGF的殼紡絲液，最后利用同軸靜電紡絲得到具備殼?核結(jié)構(gòu)的復(fù)合同軸靜電紡絲納米纖維。VEGF為骨修復(fù)過程中的血管化提供有效供給，絲素蛋白與VEGF一起形成支架結(jié)構(gòu)的殼，為緩釋VEGF，達(dá)到長(zhǎng)效血管化提供了保障，可實(shí)現(xiàn)核緩慢降解，達(dá)到長(zhǎng)效促進(jìn)骨修復(fù)的目的；同軸靜電紡絲得到的納米纖維結(jié)構(gòu)，模擬了骨基質(zhì)的纖維狀結(jié)構(gòu)，為骨修復(fù)提供了支架結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制備的骨修復(fù)支架材料不僅可以從促進(jìn)骨修復(fù)營(yíng)養(yǎng)供給的血管化上對(duì)骨修復(fù)過程進(jìn)行加強(qiáng)，而且可發(fā)揮磷酸鈣寡聚體促進(jìn)成骨過程的作用，促進(jìn)骨缺損修復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種骨修復(fù)支架材料及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

磷酸鈣材料可與細(xì)胞產(chǎn)生相互作用，參與多種生物礦化的性質(zhì)奠定了其在骨組織工程研究中不可撼動(dòng)的地位。因此在眾多生物活性材料中，歸屬于陶瓷類別的磷酸鈣材料因與天然骨組織無機(jī)組分的高度相似以及參與生物礦化的優(yōu)秀生物活性受到了學(xué)界廣泛的關(guān)注。磷酸鈣材料作為骨組織材料的優(yōu)勢(shì)在于：(1)天然骨骼的主要無機(jī)成分是生物磷灰石，人體內(nèi)存在大量的鈣和磷離子。(2)許多磷酸鈣材料通過宿主細(xì)胞介導(dǎo)的途徑降解，這樣既保證了材料降解速率與自然骨組織再生速率的相協(xié)調(diào)，還避免了可能出現(xiàn)的材料過快降解引發(fā)的生物兼容性問題。(3)鈣離子和磷酸根離子被證實(shí)與骨細(xì)胞存在相互作用，特別是磷酸根離子被發(fā)現(xiàn)具有一定的骨誘導(dǎo)性。(4)磷酸鈣材料大多價(jià)格低廉，制備出的生物支架成本也會(huì)相應(yīng)降低。顯而易見，磷酸鈣材料天然具有的性質(zhì)與理想材料的需求相呼應(yīng)。但是磷酸鈣材料的最大缺點(diǎn)就是其機(jī)械強(qiáng)度較低，無法作為與天然骨成分相似的無機(jī)成分進(jìn)入骨修復(fù)材料中，這是磷酸鈣材料邁向臨床應(yīng)用的最大阻礙之一。

骨創(chuàng)傷初期形成的血腫及伴隨的炎癥反應(yīng)激活了骨修復(fù)的過程，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)在這一過程中發(fā)揮重要作用。骨愈合早期階段主要是軟骨組織的形成，VEGF能調(diào)節(jié)骨髓、骨膜和周圍肌肉的骨骼干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞或成骨細(xì)胞分化。另外對(duì)于膜內(nèi)骨成骨，膜內(nèi)骨骨修復(fù)發(fā)生被證實(shí)在很大程度上依賴于血管生成和成骨的共同作用，VEGF對(duì)兩者的偶聯(lián)起著至關(guān)重要的作用。在骨修復(fù)的過程中，VEGF可以激活內(nèi)皮細(xì)胞，調(diào)節(jié)血管的通透性并促進(jìn)新生血管的形成并募集成骨細(xì)胞，這些都為成骨相關(guān)細(xì)胞的增殖及礦化提供了充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及原料保障。由于新血管生成以及成骨細(xì)胞募集對(duì)于骨缺損修復(fù)的重要作用，VEGF受到了研究界廣泛的關(guān)注，但是其半衰期不到1個(gè)小時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種骨修復(fù)支架材料及其制備方法、應(yīng)用，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中磷酸鈣無法作為與天然骨成分相似的無機(jī)成分進(jìn)入骨修復(fù)材料中等缺陷，也實(shí)現(xiàn)了延長(zhǎng)VEGF的作用時(shí)間，使血管化與成骨化同時(shí)進(jìn)行，最終促進(jìn)骨修復(fù)過程的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種骨修復(fù)支架材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：配制CaCl₂·2H₂O乙醇溶液和磷酸乙醇溶液；

S2：取所述CaCl₂·2H₂O乙醇溶液置于燒杯中，加入三乙胺(TEA)，靜置3～5min，再加入所述磷酸乙醇溶液，封口后攪拌30～60min，得到寡聚體懸濁液；

S3：將所述寡聚體懸濁液離心、棄上清、乙醇重懸，重復(fù)離心-棄上清-乙醇重懸過程若干次，然后將重懸液定容至設(shè)定體積，得到磷酸鈣寡聚體溶液；

S4：將所述磷酸鈣寡聚體溶液和膠原蛋白加入到聚己內(nèi)酯電紡液中，攪拌1～3h，得到核紡絲液；

S5：將絲素蛋白和VEGF混合均勻后4℃撫育過夜或者37℃撫育4小時(shí)，再加入到聚己內(nèi)酯電紡液中，攪拌1～3h，得到殼紡絲液；

S6：利用所述核紡絲液和殼紡絲液，通過同軸靜電紡絲，得到骨修復(fù)支架材料。