[发明专利]含锂自然材料生物活性支架在骨软骨缺损修复中的应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及骨软骨缺损修复，特别涉及一种含锂自然材料生物活性支架在骨软骨缺损修复中的应用。

(二)背景技术

骨软骨缺损是发生在骨性关节炎晚期，股骨头坏死的晚期和原因不明的剥脱性骨软骨炎之后，是以骨和软骨同时发生病变为特征性病理改变的骨科疾病，其确切的发病机制目前尚不清楚并无有效的治疗方式。在遗传因素，生物力学和免疫因素等的单独或共同作用下引起软骨或软骨下骨首先发生病理性改变，继而导致骨软骨缺损，如骨性关节炎的发病早期是软骨首先发生改变，然后随着疾病的发展出现骨软骨同时病变，股骨头坏死的发病早期是软骨下骨首先发生改变然后随着疾病的发展出现骨软骨同时病变，而剥脱性骨软骨炎则是原因未知的骨和软骨同时剥脱。到目前为止，临床上对于骨软骨缺损的治疗以自体软骨细胞移植为首选，尽管其疗效确切，但它的手术适应症有限，80％的病人最终选择了关节置换手术，但其手术风险大和术后易出现并发症和合并症，且长期疗效不佳的特点。因此，寻找治疗骨软骨缺损的有效治疗方法是当务之急。

含锂离子药物如碳酸锂和氯化锂的临床运用已有50年左右的历史，有明显抑制躁狂症作用，可以改善精神分裂症的情感障碍，治疗量时对正常人精神活动无影响。近年来，随着临床和基础研究的发展，逐渐发现其新的用途。体外实验证明锂离子可以促进骨髓间充质干细胞的增殖和分化；锂离子对神经系统疾病的改善是通过细胞内的稳态自噬起作用的。由于骨软骨缺损的病理过程中存在软骨下骨中的骨髓间充质干细胞数量不足和骨系分化障碍，因此锂离子可以有效改善软骨下骨的病理过程；同时，在缺损的发展过程中，软骨组织存在明显的炎症反应，而软骨中的细胞内稳态可以有效抑制炎症反应，因此锂离子可以有效抑制软骨的炎症过程。近年来支架材料广泛的应用于骨软骨缺损的基础研究中，但现有的支架材料仅能满足骨或软骨一种组织的病理生理需要，因此，含锂支架将可以通过改善骨和软骨的病理生理需要用于骨软骨缺损的修复。

(三)发明内容

本发明提供一种锂离子的新用途，即含锂自然材料生物活性支架在骨软骨缺损修复中的应用，本发明以生物活性玻璃中缓释锂离子为个例，对材料的物理表征以及材料中锂离子的缓释曲线进行了研究，明确了含锂生物活性玻璃对兔子股骨骨软骨缺损的修复作用。现有的所有药物仅能满足软骨或骨再生的需要，即对软骨具有再生作用的药物对骨再生有害；而对促进骨再生的药物则抑制软骨修复，锂则可以同时满足两种组织再生的需要。

本发明提供一种含锂自然材料生物活性支架在骨软骨缺损修复中的应用，所述含锂自然材料生物活性支架是以生物活性玻璃或丝素蛋白为载体，以锂离子为活性组分。所述丝素蛋白以丝素蛋白支架的形式使用，所述丝素蛋白支架制备方法为：在模具内注入粒径为10～50μm的氯化钠颗粒，再在氯化钠颗粒表面快速注入步骤(1)制备的50～100mg/ml丝素蛋白溶液(优选50mg/ml)，推压模具使氯化钠颗粒密实并排出丝素蛋白溶液及少许氯化钠与丝素蛋白溶液形成的气体，将模具在4～70℃下放置2～50h进行交联(优选4℃放置36h，常温(20～28℃)放置6小时，60℃放置1小时进行交联)，然后去除模具，获得交联材料；将交联材料用水清洗后冷冻干燥后，获得丝素蛋白支架。

进一步，本发明所述含锂自然材料生物活性支架以生物活性玻璃为载体时，所述含锂自然材料生物活性支架按如下方法制备：将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、正硅酸乙酯、四水硝酸钙、氯化锂和三磷酸乙酯加入到无水乙醇中，并用0.5M盐酸水溶液调节pH值至6.5-7.0，在室温下搅拌24h，形成混合液；再将无菌的聚氨酯海绵完全浸没在混合液中，然后将浸没后的聚氨酯海绵转入细胞培养皿中，在室温(37℃)下放置12h，在650℃下烧结6h，获得含锂生物活性支架，即含锂自然材料生物活性玻璃支架；所述正硅酸乙酯与聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、四水硝酸钙和三磷酸乙酯质量比为1:0.58：0.15:0.110，所述正硅酸乙酯与氯化锂质量比为1:0.0125-0.0250(优选1：0.0125)，所述无水乙醇的体积用量以正硅酸乙酯质量计为11ml/g，所述盐酸的体积用量以正硅酸乙酯质量计为8ml/g。

本发明所述含锂自然材料生物活性支架以丝素蛋白为载体时，所述含锂自然材料生物活性支架按如下方法制备：(1)丝素蛋白溶液的制备:以桑蚕蚕丝为原料，经脱胶、溶解、透析，获得截留液，将截留液或截留液的浓缩液过滤或离心，取滤液或上层离心液得到丝素蛋白溶液，并用水将丝素蛋白溶液质量浓度调整至50～100mg/ml；