[发明专利]一种负载BMP-2的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载BMP‑2的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架及其制备方法和应用。本发明利用丝素蛋白和掺锶羟基磷灰石用于骨修复的优势；再将肝素结合到复合支架上，用于缓释生长因子；再吸附BMP‑2，缓释其生长因子能够促进骨髓基质间充质细胞体外增值和诱导其分化为成骨前体细胞，同时，锶元素的掺入可有效提高骨诱导能力以及募集体内骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，该复合支架有望在生物材料领域得到广泛的应用。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种负载BMP-2的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架及其制备方法和应用。

背景技术

骨形态发生蛋白(BMP)是一种多功能的生长因子，其中，BMP-2在骨形成中是最主要的调控因子，促进骨愈合。已有研究发现：BMP-2能够促进骨髓基质间充质细胞体外增值和诱导其分化为成骨前体细胞。尽管BMP-2具有很多优点，但是也存在一些不足，如：短时间内暴释、易失活、不稳定、半衰期短等。

丝素蛋白(Silk fibroin，SF)是一种从蚕茧中提取的天然生物材料，因其具有无毒、无刺激、良好的生物相容性，通过加工、修饰使降解具有可控性，降解产物易吸收，免疫抗原性低等优点而被作为组织工程的支架材料，成为了研究的热点。

纳米羟基磷灰石(nHAp)具有良好的生物相容性、高的比表面积、有助于细胞的增殖粘附等优点，但其也有质地脆、降解性不好、骨诱导性也不强等缺点，为了满足临床的需求，我们针对这些缺点，对纳米羟基磷灰石的性能进行了改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种负载BMP-2的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架，解决了支架材料中BMP-2短时间内暴释的问题，并改善了现有羟基磷灰石基支架材料的生物性能。

本发明的另一个目的还在于提供所述负载BMP-2的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架的制备方法，制备工艺简单。

本发明的另一个目的还在于提供所述负载BMP-2的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架在骨修复材料中的应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种负载BMP-2的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架的制备方法，包括如下步骤：

(1)在去离子水中加入掺锶羟基磷灰石，经超声分散得到掺锶羟基磷灰石分散液，所述掺锶羟基磷灰石中Sr/(Sr+Ca)的质量比为0～30％；

(2)将掺锶羟基磷灰石分散液与丝素蛋白溶液混合，冷冻干燥后将其浸泡于甲醇溶液中，烘干，得到掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白支架；

(3)配制肝素溶液，将掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白支架置于肝素溶液中进行温育，经清洗和冷冻干燥后，得到掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架；

(4)将BMP-2负载到步骤(3)的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架上，获得所述负载BMP-2的掺锶羟基磷灰石/丝素蛋白/肝素复合支架。

纳米羟基磷灰石的主要成分与天然骨中的无机成分相似，但是天然骨结构中还含有Na、Mg、Sr和Zn等离子。因此，将这些离子掺入纳米羟基磷灰石中，对其进行改性，使其与天然骨结构更相似。在Mg离子和Zn离子掺入纳米羟基磷灰石中，对nHAp的成核以及生长均会造成影响；同时，Zn离子还会造成nHAp晶体尺寸变小和热稳定性也有所降低。在周期表中，锶(Sr)元素与Ca元素是同族元素，在人体中的代谢途径与钙极为相似，具有促进成骨分化以及抑制骨吸收的作用。掺锶羟基磷灰石能够进一步改善羟基磷灰石自身的性能，它不仅具有良好的力学性能及生物性能，而且能够促进成骨细胞活性和抑制破骨细胞分化，还可以促进新骨的形成。