[发明专利]丝胶蛋白/纳米羟基磷灰石组织工程骨移植物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于组织工程学技术领域，公开了一种含骨形态发生蛋白‑2的丝胶蛋白/纳米羟基磷灰石组织工程骨移植物的构建(制备)方法及其应用。包括生长因子、支架材料和可选的种子细胞，所述种子细胞粘附于所述支架材料上，构成了具有空间结构和生物活性的细胞载体复合物，所述的支架材料是由丝胶蛋白(SS)、纳米羟基磷灰石(nHAP)构成的复合支架材料，丝胶蛋白包裹了含有人重组骨形态发生蛋白‑2生长因子，复合支架材料上粘附有骨髓间充质干细胞。本发明可根据SS、nHAP的比例来调节支架的孔径、降解速度及生物力学强度。本发明所述构建的仿生人工组织工程骨可以用于修复大段骨缺损的骨移植物，在动物实验中已经证明了能很好的修复大段骨缺损。

技术领域

本发明涉及骨缺损的一种修复生物可降解活性材料，属于组织工程学技术领域，具体涉及一种仿生人工骨的构建及其在骨科中的应用，更具体涉及丝胶蛋白/纳米羟基磷灰石组织工程骨移植物及其制备方法和应用。

背景技术

由于创伤、肿瘤、先天性畸形、感染、病理等因素造成的骨组织缺损是临床面临的难题之一，植骨术是解决这一问题的主要方法。植骨术主要分为自体来源植骨术、同种异体或异种植骨术。这两种方法的弊端或局限性主要有供源不足、供区损伤和取骨后的并发症、移植排斥反应等。近年来随着组织工程学科的发展，利用组织工程学原理和方法构建的组织工程骨移植可以改进上述弊端，组织工程为骨缺损的修复带来美好的前景。骨组织工程研究主要有4方面：支架材料、种子细胞、细胞因子、临床使用。

组织工程化骨作为骨修复材料的替代物可以避免生物源修复材料的缺陷。将生物相容性好的有骨传导能力的并在体内可生物降解的支架材料与具有强大诱骨活性的细胞因子结合可以使骨缺损修复材料拥有骨传导和诱导的双重特性，在迅速成骨的同时植入材料逐渐降解，为临床骨缺损的修复提供了全新的思路和方法。

骨髓间充质干细胞主要存在于骨髓中，现证实MSCs至少可向9种以上成熟细胞分化，其中包括成骨细胞及内皮细胞，分化多向性提示它可能成为细胞治疗和组织工程人工骨构建的理想种子细胞，因此，骨髓MSCs成为骨组织工程理想的种子细胞。

骨形态发生蛋白的安全性和高效诱导成骨活性被越来越多的实验所证实，BMP-2被认为具有最高的生物活性，是最具有前途的骨诱导蛋白，能促使原位和异位成骨，被认为是最具有前途的骨诱导物质，美国食品和药物管理局2004年正式批准rhBMP-2用于临床治疗长骨骨折，但由于BMP-2在体内含量极微，半衰期短，需要反复给药，使得对BMP-2的进一步研究和应用受到局限。因此，生物材料持续可控释放生长因子的能力对于其在临床治疗中的有效性具有重要意义。

羟基磷灰石(HA)是人体和动物骨骼的主要无机矿物成分，人们对HA做了广泛的研究，通过改进工艺技术已能制备出不同形状、孔隙率和降解率的HA产品，已研制出商业化生产的HA人工骨，并已经美国FDA认证，获准应用于临床。羟基磷灰石的孔径达到纳米级时将表现出一系列的独特性能，nHAP复合材料比相应的微米复合材料具有更好的生物学性能；同时优化材料的组成、结构和工艺将可能得到力学性能与天然骨更为匹配的骨修复材料。

近年来在骨组织工程中，有关纳米羟基磷灰石(nHAP)材料学的研究在国际上得到迅速发展，完整的科学体系正在形成。nHAP具有与人体骨组织相似的无机成分(钙、磷)能制备出不同形状、孔隙率和降解率的产品，羟基磷灰石纳米粒子引入到非亲水性的可生降解聚酯基体材料中去，就有可能得到能被降解，力学性能较好，骨诱导性能优越的新型骨修复材料。

但是单一人工材料一般难以满足骨组织工程用细胞外支架材料的要求，还有nHAP的难降解性、脆性制约了它在临床中的使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的骨组织工程用细胞外支架材料中nHAP的难降解性、脆性，以及生物材料在体内含量极微，半衰期短，需要反复给药的缺陷，提供一种能够可持续释放生物材料的组织工程骨移植物及其制备方法和应用。