[发明专利]一种耐溶蚀的骨诱导性丝素蛋白/羟基磷灰石/氧化镁凝胶海绵及制备方法

说明书

本发明公开了一种耐溶蚀的丝素蛋白/羟基磷灰石/氧化镁复合骨诱导性凝胶海绵及制备方法。本发明利用可溶性丝素蛋白为稳定剂高度分散羟基磷灰石与骨诱导性的氧化镁制备纳米混悬液，之后嵌入不溶性丝素蛋白纤维形成三维网络凝胶，利用冷冻干燥技术，制备丝素蛋白/羟基磷灰石/氧化镁凝胶海绵。该凝胶海绵体内移植后能吸收体液塑形滞留于损伤部位，能较长时间保持凝胶状态，不被溶解流失；在体液的作用下，该凝胶海绵中氧化镁缓慢降解产生镁离子和产生局部碱性微环境，促进骨髓间充质干细胞成骨分化，具有骨诱导作用；该凝胶海绵临床上可以直接填充于骨缺损部位，不存在炎症反应、异位骨化；该凝胶海绵制备方法简单。

技术领域

本发明属于生物复合材料领域，特别是骨缺损修复医用材料制备技术领域，具体是指一种耐溶蚀的骨诱导性丝素蛋白/羟基磷灰石/氧化镁凝胶海绵及制备方法。

背景技术

骨移植修复材料是实现骨创伤治疗的关键，主要有自体骨，异种骨，以及人工生物材料。自体骨具有良好的骨传导、骨诱导以及骨整合性，公论为骨创伤修复的金标准。但由于机体的取骨区域可选部位有限以及取骨区造成的第二创伤限制了自体骨移植治疗的临床应用。以动物或尸体来源的异种骨，虽然来源远远多于自体骨，但存在移植免疫排斥以及传播疾病等缺陷。相比之下，人工生物材料则具有来源丰富，塑形性好，与骨缺损部位紧密贴合，无疾病传播风险，免疫排异反应低等优点。目前，并发糖尿病的骨创伤修复人工生物材料研究主要利用骨形态生长因子(BMP-2)复合天然或合成的人工材料，增加成骨细胞导向的骨形成和/或减少破骨细胞导向的骨吸收过程，在众多的骨损伤模型中证明具有明显的原位或异位骨再生效果。例如，BMP2-胶原海绵诱导成骨细胞分化可以一定程度上修复糖尿病骨缺损(Int J Oral Maxillofac Implants 30(3)(2015)707-14)；BMP2-透明质酸复合材料通过抑制骨硬化蛋白，增强成骨细胞活性、抑制破骨细胞活性，促进糖尿病大鼠的骨折愈合。然而，临床众多研究发现BMP2-胶原海绵存在体内溶蚀过快、炎症反应、异位骨化、骨吸收以及脂肪沉积等问题，限制其临床治疗效果(Biomed Mater 11(5)(2016)055011；Tissue Eng Part B Rev 22(4)(2016)284-97)。

研究报道适当浓度的无机镁离子通过调控成骨细胞粘附与分化，诱导成骨微环境，增加骨损伤修复。以金属镁或镁合金为代表的硬质人工金属材料具有优越的骨诱导能力，在骨缺损与骨固定领域均有广泛的应用。金属镁或镁合金移植后体内缓慢降解产生Mg²⁺，调控成骨细胞粘附与分化，调控骨痂基质矿化，在骨形成与吸收过程起着重要的作用。Yang等研究发现金属镁对STZ诱导的糖尿病大鼠骨质疏松仍然具有骨诱导作用(J BiomedMater Res A 99(3)(2011)386-94)。Lin等利用PLGA微球包裹氧化镁作为Mg²⁺缓释储库，微球外被覆海藻酸，制备海绵状凝胶生物材料，精确控制Mg²⁺浓度在50ppm，有效增强成骨细胞活性，刺激大鼠股骨缺损的再生(Biomaterials 174(2018)1-16)，但该海绵状凝胶存在快速吸水溶蚀，其内分散的微球在损伤部位容易流失的缺陷。中国专利(公开号：CN108939163 A)公开了一种具有促成骨功能的掺镁羟基磷灰石丝素复合膜，该发明以丝素蛋白溶液为成膜材料通过电解法将无机钙离子，磷酸根离子以及镁离子沉积在丝素膜表面，所制备的复合膜存在吸水性能差、降解缓慢，体内应用不能产生局部碱性微环境的缺陷。