[发明专利]一种组织工程界面修饰材料、其修饰方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学材料领域，尤其涉及一种双响应的组织工程界面修饰材料、其修饰方法及应用。

背景技术

界面修饰材料在组织工程方面有着相当广泛的用途，在生物环境中，细胞和材料的相互作用实际上是细胞表面受体与细胞外生物材料所能提供的相应配体之间的相互间分子识别，从而产生特异性相互作用。当材料植入体内，细胞膜表面的受体积极寻找与之接触的材料表面所能提供的信号，以区别所接触的材料为自体或异体。只有生物相容性适宜，植入材料才能被生物体认同。表面修饰旨在抑制非特异性相互作用，引入特异性相互作用位点，使细胞在类似体内细胞外基质（ECM）中发挥其功能。

为了创造一个良好的人工ECM环境，达到细胞正常生长的需求，表面修饰后的生物材料应达到如下要求：（1）良好的生物相容性；（2）良好的抗凝血性；（3）适宜的表面亲水-疏水平衡；（4）较强的细胞特异性识别能力；（5）较强的消除非特异性识别能力。而植入物感染是组织工程材料在手术植入时最严重的并发症，由于细菌易在界面形成生物膜，使得感染具有极强的耐药性，形成难以根治的持续性慢性感染，只能将植入物去除，导致手术失败。因此，作为界面修饰材料，不仅需要具有以上的生物相容性还需要具有良好的抗感染抗生物膜形成能力。

将多肽类用于组织工程界面修饰，可使界面具有非常好的特异性识别性能（如受体识别）以及生物相容性和可降解性能。与细胞表面受体真正起反应的是细胞外基质上3～20个氨基酸的多肽链。现有技术中，可在界面材料表面直接固定多肽，制成受体专门性材料，以促进受体介导的细胞对界面材料表面的黏附，从而来提高其生物相容性。目前主要使用的细胞粘附肽是RGD，RGD可被固有黏附蛋白受体特异性组合，在生物材料表面自发形成分子层，为与受体介导的细胞反应提供了位点，进而促进细胞黏附、伸展。同时，RGD还与球蛋白等生理活性物质结合，也有很好的促细胞黏附能力。但是，若在界面材料表面直接固定多肽，难以达到抑菌效果，从而在手术植入时存在极大风险。

组织工程界面所需要的另一个重要性能是防污，也即防止细菌感染，防污性能主要是抑制细菌在界面形成生物膜，以求达到理想的细菌“零粘附”。目前较常用的材料有具有抗菌性能的无机类材料修饰（如Ag、TiO₂、ZnO₂、MgO、CuO等金属氧化物），具有抗菌性能的有机涂层（如氯己定、氯二甲酚）以及抗细菌粘附的高分子膜（如甲基丙酸烯、聚乙二醇）。但是，这些材料要想达到抑菌效果，需要其为“裸露”状态。因此，当将上述RGD肽连接于抗菌材料表面时，无法实现抗菌效果；而单纯在界面上修饰上述抗菌材料时，又无法达到促进细胞粘附、提高其生物相容性的效果。因此，迫切需要开发一种既能实现良好的生物相容性，又兼具防污性能的组织工程界面修饰材料。

发明内容

本发明的目的在于提出一种生物相容性与防污性能兼具的组织工程界面修饰材料，该组织工程界面修饰材料具有较强的促进细胞粘附和生长能力，对细菌的响应性以及响应后抗细菌生物膜形成的能力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种组织工程界面修饰材料，该组织工程界面修饰材料依次包含PEG、细菌或细菌感染响应性肽和细胞粘附肽。

上述组织工程界面修饰材料中，作为优选，所述PEG的重复序列为4～10个，优选为6～8个，更优选为6个。

在具体的实施方案中，所述PEG的重复序列为4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个。

优选地，所述细菌或细菌感染响应性肽为凝血酶响应性肽、基质金属蛋白酶响应性肽、脂肪酶响应肽或者磷酸酶响应肽中的任意一种或几种的组合；

所述细菌或细菌感染响应性肽为对细菌或细菌感染产生响应比如产生响应性酶切的肽，比如所述凝血酶响应性肽对凝血酶产生响应进而发生酶切，所述基质金属蛋白酶响应性肽对基质金属蛋白酶产生响应进而发生酶切，因此，所述凝血酶响应性肽包含凝血酶的酶切位点，而基质金属蛋白酶响应性肽包含基质金属蛋白酶的酶切位点。

进一步优选地，所述细菌或细菌感染响应性肽为如SEQ ID NO.1～14任一项所示序列或几种序列的组合：

SEQ ID NO.1：G(D)FPRGA；

SEQ ID NO.2：GAGRP(D)FG；

SEQ ID NO.3：GAGPR(D)FG；

SEQ ID NO.4：G(D)FPRGG；

SEQ ID NO.5：G(D)FPRGF；