[发明专利]一种生物活性支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物活性支架及其制备方法，本发明先通过接枝或吸附的方式在中空介孔羟基磷灰石微球上负载骨形态发生蛋白，得载药微球；然后将载药微球混入支架基质溶液中，再利用3D打印技术打印制备复合支架；最后通过表面吸附趋化生长因子，得到本发明中的生物活性支架；或者是先将载药微球和趋化生长因子共混于支架基质溶液中，再利用3D打印技术打印制备生物活性支架。采用本发明中的方法得到的支架可以实现多种生长因子的时序释放，早期释放趋化生长因子，招募骨修复细胞到缺损区，后期主要释放骨形态发生蛋白，诱导募集到缺损区的骨髓基质干细胞成骨分化，充分调动自体组织的再生修复潜能，促进骨缺损再生修复。

技术领域

本发明属于生物支架制备技术领域，具体涉及一种生物活性支架及其制备方法。

背景技术

支架材料是骨组织工程中最基本的物质和结构基础，它能在植入体内后为种子细胞的黏附、增殖、分化、物质交换等过程起到重要作用，极大的影响着细胞行为和组织重建。近年来，3D打印技术已成为生物医学领域和应用的热点。3D打印技术通过逐层打印制造支架，能够精确的模拟天然组织复杂的三维微观结构、支架形状，准确控制微孔的分布、空间走向，制备出结构可控且孔隙高度贯通的支架，具备发泡等传统技术所不具备的优势。

在骨缺损修复中，骨再生和骨愈合是在骨髓间充质干细胞(BMSCs)到达受伤区域后开始的，而骨形态发生蛋白的主要作用是促进细胞成骨分化，但是大块骨缺损区因细胞数量不足，单独使用骨形态发生蛋白治疗效果欠佳，常需和其他活性因子联合使用。趋化生长因子能够在骨修复早期利用SDF-1/CXCR4信号通路调控循环系统、局部或远端BMSCs向目标位点募集，参与损失组织修复。但是二者的同时释放并不能有效协同促进细胞迁移和分化。

PLGA是聚乳酸(PLA)与聚羟基乙酸(PGA)单体共聚物，可以通过调整两种单体的比例来控制聚合物组成，从而调控其机械强度和降解速度。因其生物相容性好、无毒、可加工性强等优点，在美国已通过FDA认证，被正式作为药用辅料收录进美国药典。将PLGA溶解于二氯甲烷即可用于3D打印技术，但是单一的PLGA支架并不能实现组织工程支架的多功能化要求。

介孔羟基磷灰石在组成上与自然骨的成分类似，生物相容性和骨传导性好，同时介孔材料具有比传统微球更大的比表面积，传统的羟基磷灰石微球作为生长因子载体的药物包封率通常在15％～50％，而介孔羟基磷灰石包封率可以达到60％左右，在药物和生长因子缓释和控释领域已显示出优越性，但是仅仅通过物理吸附在孔道中生长因子的释放周期短、容易失去生物活性，因此通过载体表面氨基化处理把生物活性因子共价连接，可以进一步调控生长因子的负载和释放行为。已经有研究报道，介孔二氧化硅表面氨基化处理后负载内皮生长因子(EFG)用于靶向肿瘤细胞的治疗；介孔羟基磷灰石表面氨基化、羧基化处理后接枝短肽用于提高材料表面的细胞黏附性能。利用中空介孔羟基磷灰石表面氨基化处理以后进行表面氨基化处理后负载生长因子还未见报道。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种生物活性支架以及生物活性支架的制备方法；本发明通过3D打印制备具有孔结构精确可控、孔隙高度贯通、多种生长因子时序性可控释放的高性能复合骨组织工程支架。其通过中空介孔羟基磷灰石微球(MHA)吸附生物活性骨形态发生蛋白，采用打印时在PLGA基质中同步添加或支架成型后表面吸附方式负载趋化生长因子实现双因子时序性释放，协同促进骨组织再生重建。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，提供的一种生物活性支架，本发明中的生物活性支架负载有骨形态发生蛋白和趋化生长因子，并且趋化生长因子和骨形态发生蛋白时序性释放(初期释放趋化生长因子，中后期释放骨形态发生蛋白)；生物活性支架内部具有高度贯通的孔隙，并且孔隙率达到50～80％，孔隙的平均孔径为100～900μm。本发明中的生物活性支架通过以下步骤制得：

S1：制备中空介孔羟基磷灰石微球(MHA)；

S2：在中空介孔羟基磷灰石微球(MHA)上负载骨形态发生蛋白，得载药微球；