[发明专利]一种促成骨和免疫调节的骨科材料表面涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种促成骨和免疫调节的骨科材料表面涂层及其制备方法，该涂层由骨形态发生蛋白2的活性肽通过媒介附着于骨科材料表面，其中，所述骨形态发生蛋白2活性肽的氨基酸序列为KIPKASSVPTELSAISTLYL，所述媒介为包含多个3,4‑二羟基苯丙氨酸DOPA的多肽序列。该涂层制备步骤简单易行，无需大型设备，反应平稳，不污染环境。通过实验结果得出，本发明制备方法制得的材料表面涂层与传统的材料表面改性方法制得的涂层相比，具有促进成骨和免疫调节的功能，为骨科材料能进一步应用于创伤和组织工程支架等领域提供了新的途径。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种促成骨和免疫调节的骨科材料表面涂层及其制备方法。

背景技术

随着患有骨与关节疾病和损伤的病人数呈逐年上升的趋势，对骨科植入物的需求也越来越大。在临床上，现有植入物的促骨形成性能仍不能令人满意，而且植入物颗粒（如钛或陶瓷颗粒）被体内巨噬细胞吞噬后，会促进巨噬细胞向M1型极化，引起一系列炎性介质的释放影响成骨细胞骨形成和促进破骨细胞骨吸收，继而影响植入物的稳定性。

骨形态发生蛋白-2（BMP-2）是临床常用的诱导成骨的因子，能激活间充质干细胞（MSCs）向软骨、成骨细胞方向分化。天然的BMP-2蛋白不仅数量有限，获取困难，价格昂贵，难以大规模生产。另外BMP蛋白在生物环境中早期呈爆发式的释放，随后浓度很快下降至治疗水平以下，难以持续发挥作用。生物合成的BMP活性多肽具有与 BMP-2 蛋白一样的受体结合能力和成骨特性，且生物活性更强、副作用小、与材料复合过程中稳定性更好。有研究发现与BMP-2同为BMP家族的BMP-7的表达与M2巨噬细胞分化相关并且具有支持作用，提示BMPs蛋白可能也具有免疫调节的功能。

在自然界中，贻贝可以紧密地粘附于各种表面，这与贻贝类的足腺细胞分泌的一种含有大量贻贝足丝蛋白的黏附蛋白相关。贻贝黏附蛋白中富含多种儿茶酚氨基酸（3,4-二羟基-L-苯丙氨酸，DOPA），由于儿茶酚氨基酸与底物容易形成共价结合和非共价结合，配合各种儿茶酚基团之间的相互作用（席夫碱或者迈克尔加成作用等），使得海洋贻贝类生物能够在潮湿环境中吸附于几乎所有的固态物体的表面，这得到了研究人员的极大兴趣。

对植入物进行表面改性是最常用的增强材料生物相容性和生物活性的方法。目前，人们已经采用各种物理和化学的方法来对钛植入物表面进行改性处理，通过改变钛表面氧化钛膜的结构、化学成份以及通过引入表面生物分子等可赋予钛基金属材料生物活性，从而在体内实现材料与硬组织间的生物活性结合。目前物理技术类的改性方法需要用到多种复杂的技术手段，如：热喷涂、脉冲激光、离子溅射、喷砂、电化学法和离子注入法等。通过这种表面物理性能的方式条件钛材料表面的生物功能需要大量的优化实验和复杂设施。相比而言，通过表面引入生物活性分子的方式则更为直接。 一些具有生物活性的分子，如：多肽、蛋白、生长因子甚至无机离子（Ca²⁺）都可以通过物理吸附或者共价接入的方式改性医用钛基生物材料。但是当前的物理吸附方式会造成严重的分子泄露，而化学方式则需要复杂的化学手段和非生物兼容的化学分子来作为活性分子的桥接。因此这一类方法的普遍适用性和实用性大打折扣。本发明研发了一种操作简单、效果稳定、适用各种固态骨科材料且具有促成骨和免疫调节效果的材料表面涂层新方法，具有极大的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种促成骨和免疫调节的骨科材料表面涂层及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种促成骨和免疫调节的骨科材料表面涂层，该涂层由骨形态发生蛋白2的活性肽通过媒介附着于骨科材料表面，其中，所述骨形态发生蛋白2活性肽的氨基酸序列为KIPKASSVPTELSAISTLYL，所述媒介为包含多个3,4-二羟基苯丙氨酸DOPA的多肽。

进一步的，包含多个3,4-二羟基苯丙氨酸的多肽序列组成为DBCO-DOPA（（Ac-(DOPA)-G-(DOPA)-K(PEG5-Azido)- (DOPA)-G-(DOPA)）。