[发明专利]一种可注射型组织工程载体材料及其构建方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程中用组织工程方法制备人工器官的技术领域，具体是涉及一种组织工程载体材料及其构建方法。

背景技术

可注射型组织工程骨是利用初始状态为液态的可降解生物材料，与种子细胞有机复合，制备成液态可注射的组织工程骨，并且在完全填充骨缺损的过程中，形成凝胶或固态的组织工程骨修复骨缺损。可注射骨易于塑形，与种子细胞、生长因子复合便捷，且具有组织损伤小、不破坏修复区血供、操作简便易行等优点，适应了微创外科技术发展的要求，因此正逐步引起国内外诸多学者的高度关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注射型组织工程载体材料，该材料为可注射性材料复合成骨细胞构成，可任意塑形且复合细胞简便，在一定时间内可完全降解吸收，成骨效应明显，成本较低廉。

本发明的另一目的在于提供一种可注射性组织工程骨材料的构建方法。

本发明所述的一种注射型组织工程载体材料，包括载体支架和种子细胞，种子细胞附着于载体支架上，形成具有组织三维结构和生理活性的复合体，以可注射性材料海藻酸钠-明胶共混体系作为支架载体，复合种子细胞；所述的种子细胞为成骨细胞。

所述的可注射材料海藻酸钠-明胶共混体系为将海藻酸钠与明胶的质量比为2∶3，配制浓度为50g/L的海藻酸钠与明胶的共混体系。

所述海藻酸钠是用Ca²⁺作为交联剂处理后形成的有机网络结构的海藻酸钠。

所述的成骨细胞为骨髓基质干细胞经诱导分化，传代增殖培养至10⁷数量级的成骨细胞。

本发明所述的可注射组织工程骨修复材料的构建方法，包括以下步骤：

A.种子细胞：抽取骨髓，以密度梯度离心法分离骨髓基质干细胞，所用的培养基为10％胎牛血清的MEM培养液。成骨诱导细胞培养液的配制：MEM培养液+10％FBS+50mg/LVitC+10^-8mol/L地塞米松+10mmol/Lβ-甘油磷酸钠。细胞经传代增殖为10⁷数量级。

B.可注射性支架材料的构建：以MEM为溶剂，将海藻酸钠与明胶的质量比为2∶3，配制浓度为50g/L的海藻酸钠与明胶的共混体系。

C.种子细胞与海藻酸钠-明胶共混体系的复合：将种子细胞加入步骤B构建的共混体系中，即获得所述的可注射性组织工程骨修复材料。

所述的注射型组织工程骨修复材料的制备方法中，优选的海藻酸钠是用Ca²⁺作为交联剂处理后形成的有机网络结构的海藻酸钠。

海藻酸钠是一种从海藻中提取的天然多糖聚合物，其分子量高、呈线型、具有高水合性。因此其水溶性盐类在低浓度时就具有极高的粘度，是很好的增稠、悬浮剂。其分子链上含有大量的羟基和羧基，在二价离子如Ca²⁺存在的条件下，就会形成交联的海藻酸钙聚合物，表现为含水率高的凝胶状态。大量的细胞生物学实验证明，其与细胞的相容性很好，具有很好的机械强度，便于成形。

明胶是一种变性蛋白质，由动物的结缔组织或表皮组织中的胶原部分水解而获得，是来源丰富的天然高分子材料。明胶呈无色或淡黄色透明、半透明的薄片或微粒，在干燥情况下能长期储存。具有亲水性强、成膜性好、侧链基团反应活性高、典型的两性电解质特征等诸多优良的物理与化学性质。能溶于热水，冷却后冻成凝胶状物。具有热可逆性，力学强度相对较差。同时，易于体内降解。

海藻酸钠和明胶在以往的应用中，通常都是单独使用，所以在材料的弹性、机械强度、加工性能和含水率等性能方面均不甚理想。本研究将明胶的降解性能及高含水率，与海藻酸钠良好的交联成形性能及交联后的较高的机械强度相结合，从而得到了一种综合性能更好的复合材料。

本发明通过实验结果证实了海藻酸钠-明胶共混体系与成骨细胞的相容性好，动物实验证明了成骨性能确切，是一种可行的可注射性组织工程载体支架材料。这种复合材料构建的可注射性组织工程载体具有广阔的临床应用前景。

附图说明

图1为条件培养液12d细胞为致密岛状结构，形成钙化结节(倒置显微镜20×10)；

图2凝胶中培养2w后，可观察到正在分裂的细胞(倒置显微镜20×10)；

图3皮下埋置实验组12w时CT下表现为阻射影；

图4皮下埋置实验组12w时见结节中有骨样组织，并有骨髓腔样结构形成。(Mallory染色10×10)；

图5颅骨修复实验组12w三维CT重建见颅骨缺损基本修复；