[发明专利]一种具有抑菌-促成骨双功能的多孔微球细胞支架及其制备方法

说明书

一种具有抑菌‑促成骨双功能的多孔微球细胞支架及其制备方法涉及生物材料领域。针对现有促进骨生成材料功能性普遍较为单一，具有抑菌和促成骨双功能的骨组织工程支架非常有限，不利于有感染危险骨缺损再生修复的现状，本发明的目的是为骨缺损再生修复提供一种具有抑菌和促成骨分化双功能的多孔微球细胞支架。该微球由生物可降解脂肪族聚酯‑聚乙二醇两亲性嵌段共聚物多孔微球及其表面依次负载的聚多巴胺、银纳米粒子和羟基磷灰石构成，其表面有利于细胞的粘附和增殖，其负载的银纳米粒子提供抑菌活性，其负载的羟基磷灰石提供成骨活性，是一种可注射的骨缺损再生修复材料。

技术领域

本发明涉及生物材料领域，涉及一种骨再生修复材料及其制备方法，特别涉及一种具有抑菌和促成骨分化双功能的多孔微球细胞支架及其制备方法。

背景技术

近年来，由肿瘤切除、创伤、感染以及先天畸形导致的骨缺损日益增多，每年成千上万的发病率急需先进的生物医用材料来满足相关治疗需求。相对于骨移植治疗的种种不足，骨组织工程提供了一种非常有前景的修复策略。然而，骨缺损再生修复在局部存在发生感染的潜在危险，或者对已经有感染存在骨缺损(如一些口腔环境下的骨缺损)的再生修复，这些都可能给临床治疗带来严峻的挑战。骨组织工程的要素之一是支架材料，为细胞粘附、增殖和分化提供适宜的微环境。目前，研究促进骨生成材料的报道很多，关于局部控制释放抗生素药物的报道也不少，但是具有抑菌和促成骨双功能的骨组织工程支架非常有限。

生物可降解微球多用于药物控释体系，但粒径范围、表面性质合适的生物可降解微球，也可以作为一类细胞培养的微载体。得益于脂肪族聚酯的生物可降解性和生物相容性，得益于微球的可注射性，负载细胞的聚酯微球可以采用微创手术直接注射到骨缺损部位进行诱导再生修复。为了获得满意的骨缺损再生修复效果，聚酯微球作为骨组织工程细胞支架必须能够提供细胞粘附和增殖的表面，能够为细胞成骨分化提供促成骨生物活性成分，能够具有一定抑菌能力，预防或对抗缺损部位可能发生或存在的感染。但截至目前，尚未见有此类多功能微球细胞支架及其制备方法的报导。

生物可降解聚酯微球一般采用乳液法制备，生物活性成分如生长因子骨形态发生蛋白，可以通过内水相引入到微球中。虽然这样制备得到的微球也表现出良好的促成骨活性，但生长因子在包埋过程中的失活往往是不可避免的，生物利用度较低。考虑到天然骨中存在的大量羟基磷灰石成分，采用生物矿化在聚酯微球上沉积羟基磷灰石被认为是更简单有效的途径。而抗菌功能微球的制备，通常有两种途径：一是将抗菌类药物如万古霉素包埋到微球中，通过缓释获得抑菌能力；二是将抗菌成分如抗菌多肽和纳米银负载到微球表面获得抑菌能力。

因此，如何通过微球制备方法的改进，获得一种细胞亲和性好、同时具有抑菌和促成骨分化功能的多孔微球，对于发展可注射细胞支架用于促进骨再生修复，尤其是促进有感染危险的骨缺损再生修复，具有显著的意义。

发明内容

针对现有促进骨生成材料功能性普遍较为单一，具有抑菌和促成骨双功能的骨组织工程支架非常有限，不利于有感染危险骨缺损再生修复的现状，本发明的目的是为骨缺损再生修复提供一种具有抑菌和促成骨分化双功能的多孔微球细胞支架。这种双功能的多孔微球细胞支架是采用脂肪族聚酯-聚乙二醇两亲性嵌段共聚物，通过水包油包水(W₁/O/W₂)双乳液-溶剂挥发技术制备得到多孔微球后，再在其表面依次负载具有抑菌功能的银纳米粒子和具有促成骨活性的羟基磷灰石。这种新型的多孔微球细胞支架具有可调控的生物可降解速度、抑菌能力，具有优异的促细胞粘附、增殖和成骨分化特性，作为细胞载体，可与其表面粘附生长的细胞一起注射到体内骨缺损部位，随着骨组织再生，微球支架逐渐降解被机体吸收让位于新生组织。该多孔微球细胞支架由其抑菌能力带来的潜在细胞毒性问题，可由银纳米粒子负载量的合理控制来避免。本发明同时提供一种具有抑菌和促成骨分化双功能的多孔微球细胞支架的制备方法。

本发明的一种具有抑菌和促成骨分化双功能的多孔微球细胞支架的制备方法，具体通过以下步骤实现：