[发明专利]一种梯度矿化骨细胞外基质材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度矿化骨细胞外基质材料及其制备方法，本发明对天然组织来源的骨组织进行免疫原性去除处理，即脱细胞化，将获得的脱细胞骨进行梯度脱矿处理；获得梯度矿化骨细胞外基质材料。本发明扩大了骨基质材料的孔隙率及其表面胶原的暴露程度，有效释放生长因子，很好的提高了材料对细胞粘附度，调控细胞再生相关基因和蛋白上调。不仅很好的保留了天然骨ECM支架的生物力学特性和三维微观结构，更重要的是对成骨、血管生成以及骨折初期胶原矿化起到了积极作用，增加了细胞的定植粘附，促进了细胞的分化诱导。天然组织来源的梯度矿化骨细胞外基质材料在促进间充质干细胞分化和成骨方面比未脱矿或完全脱矿骨基质材料表现出更大的潜力。

技术领域

本发明属于骨组织修复及其再生技术领域，具体涉及一种天然组织来源的梯度矿化骨细胞外基质的材料及其制备方法。

背景技术

骨再生修复是一个漫长的过程，尤其是较严重的骨缺损大多难以自行修复。目前骨移植材料已被认为是一种有广泛运用前景的替代治疗。其中天然骨组织，尤其是天然松质骨细胞外基质(Cancellous bone matrix， CBM)，含有丰富的胶原、生长因子等促进细胞生长和骨组织修复的物质。不仅如此，其还含有大量的矿物质(包含Ca²⁺、PO4^-3、Mg²⁺等离子)。而近年来，越来越多的研究表明矿物离子(Ca²⁺、PO4^-3、Mg²⁺等)对新生骨组织修复、成骨相关血管生成、胶原矿化等具有极其重要的调控促进作用[1-5]。另外，矿物质含量也同时影响着材料的三维立体结构、孔隙率、微观生物力学特性等，而上述材料表征对骨修复再生具有明显的调控作用[6]。例如，研究证明材料硬度及弹性模量对成骨细胞的行为诱导及骨修复能力有明显促进作用[7]。而生物胶原矿化也被越来越多的学者认为可以明显的促进成骨作用和骨组织再生过程[8]。

虽然近年来，基于天然骨基质来源的生物材料逐渐被制备出来，并且初步运用临床。但由于早期骨修复理论机制研究的不足，造成目前普遍骨基质材料都有一定的缺陷。例如，有人报道通过完全去除天然骨基质的细胞成分制备了松质骨ECM(Extracellularmatrix)支架材料，以达到降低免疫原性而促进骨修复的目的[9]。但由于骨修复的过程需要经历血肿机化期、骨痂形成期、骨痂塑形期等阶段，而生物材料的应用往往是在血肿机化期前后，这就造成了成熟致密、已完全矿化的骨ECM材料无法很好的与新生骨进行融合促进再生。也有文献报道，采用完全脱钙骨基质材料用于骨组织的修复再生，传统处理工艺中采用强酸和长期EDTA-2Na浸泡的脱钙 [10]，往往会对天然骨ECM支架材料造成不可逆行破坏，并且导致生物力学性能下降、矿物质和生长活性因子的丢失以及三维微观结构的改变，严重影响了支架的生物再生修复活性。

因此，基于上述背景，本专利提出一种能够更好模拟天然骨修复过程中所需的再生微环境材料，对损伤骨组织在“正确的时间和正确的方式”给予更好促进再生修复。采用天然组织来源骨材料，利用去除免疫原性技术和精确低温快速超声软化方式，制备出特定精确梯度矿化的骨ECM材料，该材料除了具备低免疫原性，还具有丰富的生物活性组分、良好的生物力学特性、三维微观结构以及特定程度的矿物富集(Ca²⁺、PO4^-3等)，对实现新生骨组织的优异再生、血管化长入具有很好的促进效果[11-13]。并且，本发明还能对生物矿化材料研究提供一种全新的基于天然骨基质的精确梯度矿化材料体系。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种天然组织来源的梯度矿化骨细胞外基质的材料(Decellularized cancellous bone matrix,DCBM)及其制备方法。

本发明一种梯度矿化骨细胞外基质材料的制备方法，具体为：对天然组织来源的骨组织进行免疫原性去除处理，即脱细胞化，将获得的脱细胞骨进行梯度脱矿处理；获得梯度矿化骨细胞外基质材料。

具体包括以下步骤：