[发明专利]负载生长因子壳聚糖微球的DBM支架修复关节软骨材料

说明书

技术领域

本发明涉及组织工程技术领域，是一种用于关节软骨损伤修复的负载生长因子壳聚糖微球的DBM支架修复关节软骨材料。

背景技术

临床因创伤或其它原因引起的关节软骨损伤十分常见，软骨自身很难再生修复。当关节软骨损伤时，由于关节软骨缺乏直接的血液供应、淋巴循环以及神经支配，成熟的软骨细胞在损伤后不能再生，其自身修复的能力十分有限，并且关节软骨缺损后修复过程极为缓慢，再生组织与正常组织在结构和功能等方面均存在着明显的差异，关节软骨退变常难以避免，迄今为止尚无一种完全有效的治疗方法。如何修复关节软骨缺损一直是骨科领域研究的重要问题之一。传统用于修复关节软骨损伤的方法如关节研磨成形术、软骨下钻孔或微骨折术等通过将血液和骨髓中的各种祖细胞迁移至关节软骨缺损区，产生纤维软骨修复。虽然纤维软骨在结构和功能上与透明软骨均有很大差别，但这种治疗方法可有效地缓解患者疼痛，改善关节功能，仍是目前临床治疗局限性软骨缺损的一线治疗方法。骨膜、软骨膜、骨软骨移植是临床上治疗软骨缺损的另一种选择，虽然它可以产生一定程度的透明软骨，改善患者关节功能，但仍然缺乏长期疗效的临床证据，而且由于供体有限，常常限制了其临床应用。自体软骨细胞移植（autologous chondrocyte transplantation,ACT）可以产生一定程度的透明软骨，是近年来应用于临床的一种治疗方法，欧美已有大量的患者接受此种治疗，短期临床研究报告显示其有较好的疗效，但仍然存在细胞分布不均、易漏出、软骨退变、层离、纤维化导致移植失败等问题。为了解决这些问题，很多学者进行了以细胞和三维支架材料为基础的组织工程方法修复软骨缺损的实验研究，并取得良好的结果。

在以组织工程方法修复软骨缺损的过程中，修复组织和正常组织的整合尤为重要，其与多种因素相关，包括种子细胞、支架材料以及细胞因子，而支架材料的选择是影响修复质量的一个重要因素，用于组织工程软骨的支架材料主要分为人工合成材料（如PLA、PGA、PLGA等）和生物衍生支架材料（如透明质酸、胶原、藻酸、壳聚糖及脱细胞基质等）。生物衍生支架材料不仅具有良好的生物相容性及良好的生物降解性，而且含有可以促进种子细胞粘附、增殖及分化的生物活性分子，具有人工合成支架材料无可比拟的优势。

脱钙骨基质(Demineralized bone matrix, DBM)是生物衍生支架材料中的一种，其主要是利用同种或异种器官/组织，经过脱细胞、去除抗原处理得到脱细胞基质材料。该材料具有细胞外基质成分，含有Ⅰ型胶原，胶原是细胞黏附和生长的良好支架， DBM又具有三维天然孔隙结构系统，故有良好的组织亲和性和相容性，有利于细胞的黏附、增殖和分化，具有人工合成支架材料无可比拟的优势。Kasten等对人工合成的羟基磷灰石(CDHA)、磷酸三钙及脱钙骨基质(DBM)从种子细胞的粘附率、长入支架内部的数量、增殖和分化效率等方面作过比较，结果证明DBM为三者中最优。van Osch等研究发现脱钙骨基质（DBM）复合软骨膜在兔动物模型上具有可靠的成软骨能力。Zhou等发现脱钙骨基质粉（DBP）可以诱导体外三维培养的人骨髓基质干细胞（hMSCs）向软骨细胞分化。Gao等将DBM和骨髓基质干细胞（BMSCs）复合培养后修复兔膝关节负重区软骨缺损，结果软骨缺损深度的95%得到修复。但现有技术中由于DBM的脱钙强度和时间各异，导致修复骨与软骨的作用不一致。

本申请的发明人研究后发现，适量脱钙后的骨基质有利于软骨形成、而过量的脱钙骨基质其成软骨能力降低，其原因可能是适量的脱钙可使骨基质中含有的骨形态发生蛋白（BMP）、转化生长因子β（TGF-β）等生物活性因子成分暴露，而过量的脱钙则影响了脱钙骨基质的活性，从而使脱钙骨基质修复软骨的能力受到影响。此外单纯基质支架植入体内如能捕获自身的信号分子和干细胞，在体内原位诱导并促其细胞分化成软骨，且并长期维持其形成的软骨细胞的活性。这种利用体内自身细胞归巢、原位增殖和分化修复软骨缺损的方法似乎更切实际。此外，国内外目前主要采用牛骨、兔骨、羊骨等作原材料，而这些异种骨材料结构与人相差甚远，而同种异体人骨材料来源有限，且易传播肝炎、爱滋病等。如何克服上述不足，让脱钙骨基质这种新型支架材料更好地为患者服务，就成为现有技术中亟待解决的问题。