[发明专利]一种基于乳铁蛋白活性的新型生物材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于乳铁蛋白活性的新型生物材料的制备方法，将具有成骨活性的乳铁蛋白作为一种新型的骨生长因子应用于骨组织工程领域，解决了目前各种骨生长因子获取较难，价格昂贵的问题。将乳铁蛋白负载于羟基磷灰石/胶原蛋白植入材料上，利用乳铁蛋白与羟基磷灰石/胶原蛋白复合材料之间的相互作用，实现了乳铁蛋白的缓慢释放，解决了负载生长因子半衰期短的问题。一定程度得提高了羟基磷灰石/胶原蛋白植入材料的促成骨活性，解决了单一生物材料生物活性较低的问题。

技术领域

本发明涉及一种生物材料，具体是一种基于乳铁蛋白活性的新型生物材料的制备方法。

背景技术

随着现代社会人口老龄化问题的加剧，骨创伤、骨肿瘤以及其它骨骼疾病的发病率居高不下，直接导致了大量的骨折和骨缺损患者。据统计，我国每年骨缺损患者超过500万人，其中因骨质疏松引起的脊柱和四肢骨骼等的骨折患者人数在200万人以上，因骨肿瘤切除、人工关节周围骨溶解、脊柱融合等需进行骨移植手术的患者约40万例，而这些患者大多面临着植骨治疗。

目前，传统植骨治疗手段主要包括自体骨移植和异体骨移植。自体骨移植一直称为行业的“金标准”，但其来源有限，供体骨形状和结构不合适，又会对患者造成二次创伤，使用受到一定限制。而异体骨移植也存在免疫排斥反应以及携带疾病的可能，直接影响植骨治疗的效果。因此研究开发生物相容性好、生物性能接近自体骨组织，无免疫排斥反应的人造骨组织一直是再生医学领域研究和探索的热点。而随着医学工程的发展，骨组织工程的出现逐渐引起了广泛的关注。其主要原理是将种子细胞种植于复合了细胞因子的支架材料上，形成三维复合体，植入骨缺损部位，在生物材料逐步降解的同时，种植的骨细胞不断增殖，并分泌细胞外基质，逐渐完成自体骨替代植入骨的过程，最后达到修复骨缺损的目的。因此，支架材料、种子细胞和生长因子是骨组织工程的重要组成部分。

2、国内外在该领域的研究现状

羟基磷灰石（HAP）作为骨组织的重要组成成分，是目前公认的最具潜力的骨组织替代材料，但单一的羟基磷灰石机械性差，作为骨替代材料的可靠性差。纳米技术的应用使羟基磷灰石在生物、化学、力学等方面都有了显著变化。人体骨组织中的羟基磷灰石主要是纳米针状单晶体结构，沿一定的方位分布在胶原组织中。因此，根据天然骨组织的形成机制，采用仿生的方法制备的成分、结构与天然骨相似的羟基磷灰石（HAP）/胶原蛋白（Col）类骨修复材料既具有良好的力学性能，也可以作为骨生长因子的良好载体。

骨组织是一种受损后仍能恢复的组织，新骨的形成主要包括破骨细胞的再吸收和成骨细胞分泌类骨质基质及矿化等过程。关于羟基磷灰石/胶原蛋白的成骨机理，HayashiK等提出植入体内的羟基磷灰石材料在缺损处为修复早期的微血管形成及宿主内骨系细胞的附着提供支撑，羟基磷灰石晶体的刺激使骨细胞活跃而围绕羟基磷灰石颗粒并以其为中心形成成骨区，即多中心成骨，在骨盐沉积过程中由羟基磷灰石提供晶核以加速钙化成骨。Weinleander M等提出了羟基磷灰石与骨质可进行离子交换，羟基磷灰石表面的负电荷可选择性地使钙、磷离子在其表面沉积，从而刺激新骨的生长。羟基磷灰石降解产生的钙及磷酸根离子可被周围新生骨组织利用，刺激和促进更多新骨生成。而胶原蛋白不仅可以诱导矿物沉积，还可诱导组织产生趋化因子，促进细胞生长和骨修复。胶原纤维中的纤维蛋白在凝血酶的作用下可聚合成可塑性良好的纤维蛋白凝胶，以弥补羟基磷灰石在可塑性上的缺陷。

张兴栋等在实验研究的基础上提出了钙磷陶瓷诱导骨发生的机制假说，羟基磷灰石骨诱导的步骤如下：钙磷陶瓷植入机体非骨部位，吸附骨形态发生蛋白等内源性骨生长因子，诱使间充质细胞向材料内趋化和迁移。骨生长因子作用于间充质细胞相应受体，经细胞信号转导系统，引起级联放大效应和相关基因表达，并使间充质干细胞分化为骨母细胞，分泌骨粘连素等骨细胞间特异性的粘连分子。骨母细胞将具有类似自然骨特定化学组成和三维多孔结构的陶瓷错位识别为自然骨，停泊、黏附于其内表面，进而骨母细胞自分泌骨形态发生蛋白等生长因子引起自身及相应细胞分化、增殖、成熟为骨。