[发明专利]海藻酸钠-玉米醇溶蛋白/纳米羟基磷灰石复合骨修复支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种骨修复支架及其制备方法，尤其是海藻酸钠-玉米醇溶蛋白/纳米羟基磷灰石复合骨修复支架及其制备方法。

背景技术

天然生物矿化过程赋予骨组织中高度有序的纳米羟基磷灰石(HAp)与胶原纤维独特的多级组装，从而使自然骨具有优异的机械性能(高强度、高硬度和高韧性)和生物功能【R.Murugan,S.Ramakrishna.Compos.Sci.Technol.2005,65:2385-2406】。受此启发，人们已利用仿生矿化原理构建组成、结构和生物性能等方面与自然骨相似的纳米羟基磷灰石/高分子生物复合支架材料并应用于骨损伤的治疗和修复实验。

大量的生物学证据表明：作为生物矿化的调控模板—蛋白质和多糖等生物大分子往往通过超分子组装形成凝胶状基质网络，进而对生物矿化过程施加影响【H..Nat.Mater.2010,9:960-961】。海藻酸钠(SA)凝胶具有良好的生物相容性、易渗透、亲水性及凝胶条件温和等特点，在骨组织工程方面已被国内外学者选作可注射组织工程骨(软骨)的细胞外支架材料使用【朱振宗,梁伟国,沈雁等.中国组织工程研究与临床康复.2011,16:2867-2870】。尽管海藻酸钠凝胶具有很多优点，但它并非一种理想的支架材料，主要存在以下不足：离子交联的海藻酸钠凝胶易吸水变形；在离子介质环境中易发生离子交换而失去凝胶特性导致力学强度降低；海藻酸钠分子链上缺乏与细胞的特异性相互作用位点；同时对于负载部位骨缺损的修复，海藻酸钠凝胶的力学强度远远不足。

目前海藻酸钠凝胶应用于仿骨支架领域的改性方法主要集中在仿生矿化【K.Sangeetha,A.Thamizhavel,E.K.Girija.Mater.Lett.2013,91:27-30.K.D.Son,D.J.Yang,M.S.Kim,et al.Mater.Chem.Phys.2012,132:1041-1047】和共混【J.Y.Sun,X.H.Zhao,W.R.K.Illeperuma,O.Chaudhuri.Nature,2012,489:133-136.】两个方面。Rajkumar等【M.Rajkumar,N.Meenakshisundaram,V.Rajendran.Mater.Charact.2011,62:469-479】在海藻酸钠凝胶基质中矿化生成了长为13nm左右的棒状纳米羟基磷灰石(HA)，同时矿化复合材料的力学性能明显提高。对海藻酸钠凝胶/羟基磷灰石矿化复合体系而言，生成的无机矿物明显增强了材料的力学性能和生物学性能，但没有降低材料的亲水性，同时矿物与海藻酸钠基质间有限结合很难有效阻止钙流失。Xie等【L.Xie,M.Jiang,X.Dong,et al.J.Appl.Polym.Sci.2012,124:823-831】采用两步交联法制备了具有一定粘弹性的聚乙烯醇/海藻酸钠复合凝胶，肖海军等【肖海军，薛锋,何志敏等.中国组织工程研究与临床康复2011,15:7113-7117.】和兰小勇等【兰小勇,周初松,田京等.中国医学科学院学报.2009,31:459-463】用壳聚糖、胶原等高分子材料进行了类似共混体系的研究。尽管复合后凝胶的力学性能有所提高，但也存在一些明显的不足，如PVA体内难降解、壳聚糖亲水性太强易造成复合凝胶的更大变形、动物胶原易引起异源性排异反应等，同时单纯高分子复合凝胶的键合能力相对较差。

鉴于凝胶复合和仿生矿化两种手段的局限和有效性，本发明结合两种方法构建三维结构稳定、机械强度高、生物活性好的海藻酸钠-玉米蛋白复合凝胶矿化支架。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种海藻酸钠-玉米醇溶蛋白/纳米羟基磷灰石复合骨修复支架，利用海藻酸钠(SA)、玉米醇溶蛋白(zein)和羟基磷灰石(HA)良好的生物相容性和可降解性，通过凝胶复合和仿生矿化两种手段联合构建出海藻酸钠-玉米醇溶蛋白/纳米羟基磷灰石多孔支架材料。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种海藻酸钠-玉米醇溶蛋白/纳米羟基磷灰石复合骨修复支架，按照质量百分比记，包括海藻酸钠、玉米醇溶蛋白、羟基磷灰石。其中海藻酸钠的百分含量在50～90％，玉米醇溶蛋白的百分含量在5～25％，羟基磷灰石的百分含量在5～25％。

进一步地，上述海藻酸钠和上述玉米醇溶蛋白之间通过凝胶复合构建。

进一步地，上述羟基磷灰石是仿生矿化生成。

进一步地，上述羟基磷灰石是在上述海藻酸钠和上述玉米醇溶蛋白凝胶复合后仿生矿化构建的。