[发明专利]一种缓控释氧微球及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种缓控释氧微球及其制备方法和用途，所述的缓控释氧微球为明胶为基质的微球，在微球内部包含过氧化无机物颗粒，优选地，所述的过氧化无机物选自CaO₂、MgO₂、NaCO₃、SrO₂、BaO₂、K₂O₂、Na₂O₂其中的一种或多种。本发明缓控释氧缓释材料具有大小可控、释氧时间长、释氧时间可控、突释率低、地细胞毒性、低免疫源性、制备过程相对简单、易于工业化等优点，在骨缺损修复的临床应用中具有较大的应用前景。

技术领域

本发明属于骨织工程人工缓释材料的制备领域，特别涉及一种由明胶复合CaO₂构建的可控释氧型组织工程材料的制备方法。

背景技术

众所周知，人体中一些较小的骨缺损能自行修复，但是骨肿瘤切除，外伤性的大量骨缺失，骨坏死，骨代谢疾病等导致的大块骨缺损却不能自行修复而需要人为的干预。目前对于大块骨缺损可以用骨组织工程和骨移植的方法予以修复。其中骨移植包括自体移植，同种异体移植，异种异体移植，但是它们都有各自明显的缺陷，比如可能会造成疾病的传播，缺乏可以用于自体移植的组织以及捐赠者有较高的患病风险等。近几年，骨组织工程的研究取得了巨大进展。骨组织工程是当今研究的一个热点，可为修复大段骨缺损提供新的材料来源，被广泛认为具有重要的临床应用前景。在其近20年的发展过程中主要经历了两个阶段：

第一个阶段主要是物理填充和连接缺损的骨组织。其中运用较多的材料是高分子材料、生物金属材料和生物陶瓷。比如高分子材料中的聚乳酸、胶原、壳聚糖等，生物金属材料中的医用不锈钢、钴基合金、钛基合金、医用形状记忆合金和纯钽等，生物陶瓷中的羟基磷灰石和磷酸三钙等。但是仅仅机械连接修复骨缺损还不是真正意义的组织工程（即支架材料、种子细胞和细胞因子三位一体有生物活性的修复材料）。

第二个阶段主要是解决生物材料对种子细胞的支持或对细胞因子的缓释，以及种子细胞来源问题。近期人们常在用水凝胶填充在坚硬的高分子材料内解决支持材料的硬度和孔隙率等问题，为种子细胞提供一个类似于细胞外基质的存活环境；通过化学交联或微囊包裹等方法实现细胞因子的持续释放；通过干细胞诱导分化扩大种子细胞来源，促进种子细胞在支架材料中不断成骨分化，能逐步将修复材料转化为有生命的组织并可与宿主进行有机的整合。

尽管近20年来骨组织工程领域已经取得较大的进展，但是距离实际应用还有一些问题需要逐一解决。其中种子细胞的存活是目前制约骨组织工程研究与应用进展的一个重要问题。迄今为止，我们在Scientific Reports发表的文章是第一次用GFP和BrdU标记证实移植的细胞能长期存活并直接参与成骨。尽管如此，我们必须承认只有少部分移植细胞能长期存活。其实种子细胞在宿主中存活问题也是困扰整个组织工程领域的问题。影响种子细胞存活的因素是多方面的，其中缺氧被认为是最为关键的因素之一。骨组织本身的血供与其他组织相比就少很多，周边也缺乏血供丰富的软组织，也就是说能从周边渗入到组织工程材料中的氧非常少。据报道，骨组织工程修复过程最快需要约2周才能有血管开始长入组织工程支架中，在这段时间内支架中种子细胞就处于严重缺氧状态，所以绝大部分种子细胞无法存活下来。这个问题已经引起部分学者的高度重视，目前向组织工程材料中添加释氧剂已有报道，但是存在释氧时程短（大部分报道为数小时到数天）。如此短时间释氧极有可能造成高浓度氧反而引起细胞氧中毒。虽然目前有释氧材料用于组织工程的报道；但是，他们都存在一定的缺陷，如释氧时间短、突释率高、释氧不可控、制备过程复杂、释氧材料体积大等。目前针对上述缺点仍无有效的解决方案。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明采用乳化交联固化冷冻干燥法制作的明胶-CaO₂释氧微球具有大小可控、释氧时间长、释氧时间可控、突释率低、低细胞毒性、低（无）免疫源性、制备过程相对简单、易于工业化等优点。基于以上的优点，本发明的可控释氧缓释材料在骨缺损修复以及其他需要缓慢释放氧气的领域的临床应用中具有较大的应用前景。