[发明专利]一种矿化骨组织工程支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种矿化骨组织工程支架，包括多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架和在多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中原位形成的钙磷矿化物；多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架包括多孔聚酯骨架和与多孔聚酯骨架复合的两性离子水凝胶。本发明还公开了上述矿化骨组织工程支架的制备方法。本发明的复合支架能够实现对于骨生长因子的高效缓释并赋予整体支架表面高效骨传导和骨诱导性能，可实现在超低rhBMP‑2剂量下即可促进骨缺损的功能性修复，提高支架材料的生物安全性能。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种能对生长因子形成高效缓释的矿化复合骨组织工程支架及其制备方法。

背景技术

在世界范围内，由创伤损伤、肿瘤、疾病和感染等所导致的骨缺损每年都在折磨着众多的患者。现全球每年有超过2,000,000人次病人接受骨移植手术。自体骨、异体骨是当前临床中用于骨缺损修复的主要手段。但由于自体骨的来源有限，异体骨存在潜在的免疫排斥等方面的缺陷，寻求可替代性的高效骨修复材料具有重大科学意义和社会意义。

在人工骨修复材料中加入外源性生长因子如BMP-2是被临床证实的有效加速骨缺损修复的方法。然而，临床中有效治疗所需高剂量生长因子的使用存在生物安全性方面的危险，因此，如何在保证疗效的前提下降低生长因子的剂量以提高治疗的生物安全性能是现在人工骨修复材料研究的热点与难点。将生长因子包埋在支架材料之中(Biomaterials2013，34，(6)，1644-1656；Bone 2011，49，(3)，485-492)或固定在支架材料之上(Biomaterials 2011，32，(26)，6183-6193；Tissue Engineering Part A 2011，17，(17-18)，2153-2164)是现行骨修复材料之中通用的手段。随着支架材料的逐渐降解，生长因子会逐渐释放，从而引导干细胞向成骨细胞分化并最终功能性修复骨缺损。但是，将生长因子包埋于支架之中，支架材料的降解并非完全可控；将生长因子固定于支架材料之上，由于生长因子的构象会发生变化，因此难免会对生长因子的活性产生不利影响。因此，寻求一种高效地装载但不影响生长因子活性的策略对达到对生长因子高效缓释至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备方法简单，条件温和，操作简便，能装载生长因子并具有生长因子高效缓释性能，可高效促进成骨的矿化骨组织工程支架。

本发明的另一目的在于提供制备上述矿化骨组织工程支架的方法。

技术方案：本发明提供一种矿化骨组织工程支架，该矿化骨组织工程支架包括多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架和在多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中原位形成的钙磷矿化物；多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架包括多孔聚酯骨架和与多孔聚酯骨架复合的两性离子水凝胶。

本发明利用两性离子水凝胶的两性离子特殊的正负电荷结构与钙磷矿化物矿化前驱体钙离子、磷酸根离子的相互作用，高效地驱动钙磷矿化物在支架表面以及内部沉积，形成新型有机/无机复合多孔骨组织工程支架，具备对生长因子的高效缓释功能以及高效的骨传导和骨诱导性能。在超低生长因子剂量下即可促进骨缺损的功能性修复，提高支架材料的生物安全性能。生物矿化支架可根据不同的临床需要制备所需大小和形状，例如，形状可以是柱状、圆饼状、长方体等。

优选地，上述多孔聚酯/两性离子水凝胶支架内部贯穿有孔径为10～200μm相互连通的孔隙。

上述聚酯应为生物安全性能好的可生物降解聚酯材料，优选地，上述聚酯可以是聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯或乳酸、羟基乙酸和己内酯中两种以上单体的共聚物。