[发明专利]DFO和rhBMP-2协同激发成骨的复合支架及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了DFO和rhBMP‑2协同激发成骨的复合支架及其制备方法和应用。本发明的载DFO和rhBMP‑2的复合支架，以表面接枝有DFO的MBG支架为基体，所述基体表面载有PEGS凝胶层，所述PEGS凝胶层内部载有rhBMP‑2。本发明通过精确控制DFO和rhBMP‑2在材料中的固载方式和空间分布调控其在体内外的功能发挥，通过激活低氧诱导因子HIF‑1α及其下游多种因子表达功能联合rhBMP‑2协同实现“靶细胞快速富集‑血管新生‑原位引导骨再生”的全方位修复。

技术领域

本发明涉及材料科学及医学领域，具体涉及微纳多级结构MBG支架和功能化PEGS为基质构建同时负载DFO和rhBMP-2的制备方法及其应用，特别是用于自身再生能力弱的骨病患者的支架材料。

背景技术

骨组织修复与再生的过程主要为骨骼的重建以及在重建过程中一系列的时空协调机制，包括特定微环境的形成、骨基质细胞的募集、血管的重建以及原位诱导内成骨等。因此，构建有利于激发靶细胞募集和血管重建的微环境是实现快速启动成骨过程的关键，是优化和强化引导骨再生材料的主要手段。研究表明，低氧微环境可通过激活低氧诱导因子HIF-1α，从而激活其下游VEGF、SDF-1及其他与血管生成和干细胞募集相关信号因子的表达。由此可见，低氧微环境产生的HIF-1α可激发多个成骨启动功能因子，为同时快速激活骨修复初期靶细胞富集和血管形成提供新的思路。而如何构建低氧微环境是过程的关键。近年来研究发现，临床上使用的缺氧模拟剂去铁胺DFO能够通过螯合铁离子，竞争铁离子与α酮戊二酸间的结合位点，降低脯氨酸羟化酶的活性，抑制HIF-1α的降解来并稳定其活性，从而有效地诱导血管新生/血管形成以及内源性骨再生和骨缺损的愈合。然而，高剂量的DFO不仅具有较大的细胞毒性和血管内半衰期较短等突出问题，而且对rhBMP-2的成骨活性有一定的负面影响。因此，尚需研究设计功能基体材料，使其能够负载DFO和rhBMP-2且精确调控DFO和rhBMP-2在体内外的时空分布，降低负面效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种“时空负载、时序释放”低氧模拟药物DFO和生长因子rhBMP-2的大孔/微米孔/介孔多级结构MBG复合支架及制备方法和应用。

本发明的第一方面，提供一种载DFO和rhBMP-2的复合支架，所述复合支架以表面接枝有DFO的MBG支架为基体，所述基体表面载有PEGS凝胶层，所述PEGS凝胶层内部载有rhBMP-2。

在另一优选例中，所述基体表面具有两层PEGS凝胶层，第一PEGS凝胶层在所述基体表面，第二PEGS凝胶层在所述第一PEGS凝胶层表面，所述rhBMP-2在所述第二PEGS凝胶层内。

本发明的“时空负载、时序释放”低氧模拟药物DFO和生长因子rhBMP-2的大孔/微米孔/介孔多级结构MBG复合支架，以多级结构介孔生物玻璃为基体，在其介孔内外表面分别通过戊二醛化学交联和叠氮化PEG聚癸二酸丙三醇酯(PEGS)固载DFO和rhBMP-2。

本发明的复合支架是一种能够模拟低氧微环境，使低氧诱导因子HIF-1α的高效、稳定表达的支架，通过化学接枝药物DFO可原位提升多种与血管生成和祖细胞募集相关的信号因子的表达水平。

在另一优选例中，rhBMP-2与DFO通过PEGS涂层进行隔离后分别固载在MBG支架上，rhBMP-2与DFO同时存在多级孔的孔表面。

在另一优选例中，所述MBG支架为具有200μm-500μm大孔，1-3μm微孔和2-5nm介孔的多级孔MBG支架。

在另一优选例中，所述多级孔MBG支架具有良好的连通孔结构。

在另一优选例中，所述表面接枝是指内、外表面接枝，即MBG支架内、外表面均接枝有DFO。

在另一优选例中，所述基体表面是指基体内、外表面，即基体内、外表面均负载有PEGS涂层。