[发明专利]一种组装型细胞衍生细胞外基质膜复合骨修复材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种组装型细胞衍生细胞外基质膜复合骨修复材料及其制备方法和应用。所述复合骨修复材料是由片状脱细胞基质膜在无菌条件下将三维可降解生物支架完全包覆后置于‑20～‑80℃的条件下冷冻24h～48h，再通过冷冻干燥处理得到的ECM膜复合骨修复；其中所述片状脱细胞基质膜为细胞在体外培养产生、并经过脱细胞处理具有一定的成骨诱导活性的细胞衍生细胞外基质，所述三维可降解生物支架是由天然聚合物制成的具有三维多孔的微观结构、并可在人体内完全降解吸收的生物支架。本发明具有良好的骨诱导能力，进一步加强复合材料的骨再生能力，且构建方法简单易行，并可长时间保存，具有广泛的临床应用潜力。

技术领域

本发明涉及骨组织工程生物材料领域，具体涉及一种组装型细胞衍生细胞外基质膜复合骨修复材料及其制备方法。

背景技术

迄今为止，创伤、感染和肿瘤切除造成的大块骨缺损的修复是国内外临床医学长期以来的一个难题。自体骨来源有限，且患者可能需要承受额外的痛苦，而其他骨修复材料，如同种异体骨或异种骨则容易导致潜在感染及免疫排斥等问题。因此，研究开发能替代自体骨的骨修复材料(或骨移植替代材料)是近来的研究热点。

目前临床上常用的骨移植修复材料主要包括高分子聚合物、生物陶瓷以及基于镁的可降解生物材料和合金。高分子聚合物(Polymers)是重复的单一分子通过共价键交联而得，它们应满足以下特点：聚合物表面应允许细胞粘附和生长，其在体内的降解产物不应有炎症或毒性反应；聚合物应有足够高的孔隙度，相互连通，有较高的表面积。现有的高分子聚合物包括天然聚合物和人工聚合物；其中天然聚合物主要有胶原蛋白，壳聚糖，透明质酸等；人工聚合物则包括聚乙醇酸，聚乙酸，聚己内酯等。生物陶瓷(Bioceramics)具有生物相容性，耐腐蚀和生物活性，但缺点是断裂韧性、脆性和极高的刚度。现有的生物陶瓷主要包括磷酸三钙，羟基磷灰石，磷酸二钙。基于镁的可降解生物材料和合金(Magnesium BasedBiodegradable Materials and Alloys)包括镁钙合金和镁锌合金，国际上这类产品包括Stryker公司的Medtroni公司的Biomet公司的DePuy公司的和Zimmer公司的等，但此类产品骨诱导性和成骨性较差，只能应用于小面积的骨缺损，限制了其临床应用。

细胞外基质(Extracellular Matrix，ECM)具有高度的特异性，是由细胞分泌到细胞外，由蛋白质和多糖组成的三维网状结构。尽管在不同的组织中，ECM的具体成分有所不同，但它们共有的组分包括：胶原蛋白(Colla gen)、纤连蛋白(Fibronectin,FN)、层黏连蛋白(Laminin)、蛋白聚糖(Proteoglycans)、糖胺聚糖(Glycosaminoglycan，GAG)、弹性蛋白(E lastin)以及一些无机化合物等，这些成分构建出了一个复杂、动态的网络。ECM是细胞生长微环境的重要组成部分，它不仅提供结构上的支持，也为细胞的生长、粘附、迁移、分化和基因表达提供大量的生物信息。

ECM组分的多样性使其具有优越的物理性质，包括硬度、孔隙率、表面拓扑结构等。当细胞感知到外部环境的物理信息如硬度，拉力等发生变化时，便会产生不同细胞行为去适应环境，这也说明了ECM具有优越的生物力学性能。Sun.et al研究发现，衰老细胞的ECM含有较差的弹性，分泌更少的胶原蛋白；Howard,C.M.等人总结了机械刺激可以使心肌中纤维母细胞细胞外基质的组分发生改变。