[发明专利]冻干海藻糖磷酸钙BMP-2缓释材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及组织工程技术，具体地说，涉及一种冻干海藻糖磷酸钙BMP-2缓释材料及其制备以及在骨组织再生中的应用。

背景技术

骨组织缺损的修复与重建仍然是生物学和临床医学面临的重大难题，利用组织工程技术构建骨组织为骨缺损的修复提供了新的思路。磷酸钙 （CPC）类支架材料是组织工程技术中常用的支架材料，具有良好的生物相容性和骨传导性，但缺乏骨诱导性。近年来，有学者通过冻干法将成骨诱导因子与磷酸钙材料复合以增加材料的骨诱导性。这种方法虽然可以在一定程度上达到提高磷酸钙类材料骨诱导性的效果，但是在冻干过程中所产生的冷冻和干燥压力会破坏骨诱导因子的生物活性，并且在骨诱导因子和磷酸钙材料之间产生较大的结合力使其很难从材料表面释放而发挥促进成骨的作用；同时在存放过程中骨诱导因子也易因温度、PH值的变化和（或）酶的作用而发生进一步的变性。为了能够保护骨诱导因子的生物活性在冻干过程中不受影响，优化骨诱导因子的释放速度，并有效保存骨诱导因子的生物学活性，我们选择对蛋白质分子有保护作用的海藻糖为保护剂，尝试通过冻干的方法将骨诱导因子（骨形态发生蛋白2，BMP-2）与磷酸钙材料复合，并将这种方法制备的磷酸钙缓释材料与未添加海藻糖的磷酸钙缓释材料相对照，分析添加海藻糖后对骨诱导因子生物活性，缓释速度以及成骨效果的影响，探索以海藻糖为保护剂通过冻干法在制备磷酸钙骨诱导因子缓释材料中的可行性。

为了优化磷酸钙BMP-2缓释材料的缓释效果，有研究先将白蛋白溶液预处理磷酸钙材料，然后在复合BMP-2以减小BMP-2与磷酸钙材料之间的结合力，从而促进BMP-2的缓释；也有研究将壳聚糖或者凝胶包裹BMP-2蛋白形成微球结构，然后与磷酸钙材料复合。虽然这些方法可以改善磷酸钙BMP-2缓释材料的缓释效果，但是效果有限，且目前的研究都未曾对复合后以及释放后的BMP-2的生物活性进行明确的阐述，所制备的磷酸钙BMP-2缓释材料是否可以保存及保存有效期限亦未曾报道。本研究所采用的海藻糖（Trehalose）是生物组织的非特异性天然保护剂，属于非渗透性低温保护剂，可使生物体及生物大分子的活性在冷冻、高温、脱水、高渗透压及有毒试剂等环境中仍然能够得以保持。目前其已广泛应用于医学及生物学领域，有学者将其用于保存血小板、细胞、组织、器官、疫苗、蛋白质等，并取得了显著的成果，但未曾应用于缓释材料的制备。发明人前期已经将磷酸钙材料用于骨组织缺损的修复，表现出良好的生物相容性和骨传导性。通过此项研究，我们可以进一步改善磷酸钙类生物支架材料的骨诱导性，延长骨诱导因子的保存时间，优化骨诱导因子的缓释速度，提高磷酸钙生物支架材料构建组织工程化骨的成骨效率。

发明内容

本发明的第一个目的是，提供一种具有优良骨诱导性的磷酸钙BMP-2缓释材料。

本发明的第二个目的是，提供一种具有优良骨诱导性的磷酸钙BMP-2缓释材料的制备方法。

本发明的第三个目的是，提供一种具有优良骨诱导性的磷酸钙BMP-2缓释材料的应用。

本发明的第四个目的是，提供海藻糖在促进磷酸钙BMP-2缓释材料的骨诱导性中的应用。

为了实现上述第一个发明目的，本发明提供了一种冻干海藻糖磷酸钙BMP-2缓释材料，其特征在于，磷酸钙BMP-2缓释材料添加海藻糖。

为了实现上述第二个发明目的，本发明提供了冻干海藻糖磷酸钙BMP-2缓释材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将骨诱导因子BMP-2与海藻糖溶液滴加到磷酸钙支架材料表面，先置于-80°C冰箱中，预冻3小时后放入冻干机中进一步冻干24小时即可。

作为一个优选方案，所述骨诱导因子BMP-2的浓度是1 mg/ml，所述海藻糖溶液的浓度是0.3 mol/l。 

为了实现上述第三个发明目的，本发明提供了的冻干海藻糖磷酸钙BMP-2缓释材料在骨组织再生中的应用。

为了实现上述第四个发明发明，本发明提供了海藻糖在促进磷酸钙BMP-2缓释材料的骨诱导性中的应用。