[发明专利]一种生物活性可降解羟基磷灰石人工骨及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于医用生物材料技术领域，尤其是涉及一种生物活性可降解羟基磷灰石人工骨及其制备方法。

背景技术：

骨缺损的病人在骨科患者中占有很高的比例，这类病人无法通过肌体自身恢复机制修复缺损，因此必须进行骨移植治疗。目前，主要应用于临床骨缺损修复的方法有自体骨移植和异体骨移植，但自体骨移植存在材料来源有限、供骨部位的损伤以及塑形困难等问题；异体骨移植也有潜在的疾病传播隐患以及移植排斥反应等严重后果，因此无论自体骨移植还是异体骨移植均无法完全满足需求，而移植材料的严重短缺则成为困扰了骨科医生和患者几十年的难题，临床迫切呼唤一种安全、高效、廉价、来源充足且便于操作和保存的骨移植替代物的出现。

理想的骨移植替代物，需要同时具备骨传导和骨诱导活性。珊瑚和由珊瑚衍生而成的羟基磷灰石材料拥有与人体骨相似的孔隙结构，作为支架材料被广泛用于骨缺损的填充，因其具有良好三维立体结构和生物力学性能，因此表现出优秀的骨传导活性，但新生骨的诱导能力不足，成骨过程缓慢，尤其对于大截段骨缺损和大面积骨缺损无法取得满意的疗效。另外，珊瑚主要成分CaCO₃，植入体内很快被降解，不足以维持整个成骨过程，而羟基磷灰石在体内降解速度极慢，影响自身组织的替代；骨形成蛋白-2是肌体内拥有最强诱导骨形成能力的细胞因子之一，骨形成蛋白-2的使用可以加速骨折愈合和新骨形成过程，但骨形成蛋白-2做为小分子蛋白质，缺乏稳定的力学结构，容易扩散，不能够在需要成骨的区域内持续发挥骨诱导作用，因此细胞因子虽然拥有良好的诱骨活性，单独使用却仍无法在骨缺损的修复过程中发挥明显效果。因此，对于组织工程人工骨而言，单一要素的使用已很难满足临床上对骨移植替代物的需求，目前研究和应用已逐步转向了多要素的复合使用，以构建更有效更合理的人工骨。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种复合人骨形成蛋白-2成熟肽的生物活性可降解羟基磷灰石人工骨及其制备方法。

本发明的目的通过下述方法得以实现：

一种生物活性可降解羟基磷灰石人工骨，该人工骨由以下组成成分组成：支架材料、诱骨活性细胞因子、缓释剂，其中所述的支架材料为可降解羟基磷灰石；所述的诱骨活性细胞因子为重组人骨形成蛋白-2成熟肽，所述的缓释剂包含胶原、纤联蛋白、透明质酸、壳聚糖、几丁质、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种。

所述的诱骨活性因子的浓度为0.5～5mg/cm³。

所述的缓释剂的浓度为0.1～0.5％。

一种生物活性可降解羟基磷灰石人工骨的制备方法，由以下步骤组成：

(1)、热液不完全交换法制备可降解羟基磷灰石的制备

热液不完全交换法制备可降解羟基磷灰石取珊瑚进行切割打磨，制备成所需尺寸、形状，先用超声清洗，后用流水冲洗，清洗干净后，放入烘箱在50℃～100℃下干燥3～4h，然后与(NH₄)₂HPO₄放入高压反应釜，反应12小时，之后用去离子水煮沸4小时，每半小时换去离子水一次，去除无机离子，再用γ射线照射消毒，最后干燥分装西林瓶；

(2)、重组人骨形成蛋白-2成熟肽与缓释剂复合配制

大肠杆菌表达系统生产的重组人骨形成蛋白-2成熟肽纯化复性后定量，配制成终浓度3～5mg/ml溶液，向其中加入0.1％～0.5％缓释剂，低温下低速搅拌至完全溶解，溶液静置至室温后，以0.22μm滤膜将溶液进行过滤，消毒容器收集，成为重组人骨形成蛋白-2成熟肽与缓释剂的均匀溶液；

(3)、复合人骨形成蛋白-2成熟肽与可降解羟基磷灰石复合：

根据可降解羟基磷灰石材料大小按照1～5mg/cm³加入重组人骨形成蛋白-2成熟肽与缓释剂的混合液，低温负压使重组人骨形成蛋白-2成熟肽与缓释剂的混合液充分进入可降解羟基磷灰石孔隙内，-30℃以下抽真空冷冻干燥，密封，-20℃长期保存。

所述的步骤(1)中珊瑚与(NH4)2HPO4的比例为95％～75％：5％～25％。

所述的步骤(1)中反应釜的温度为270℃～280℃，压力为4～9MPa，制得的可降解羟基磷灰石空隙率为35％～45％，孔径为80～200nm。

所述的步骤(2)中低温温度为2℃～6℃，低速搅拌转速为50～150转/min。