[发明专利]一种基于基因修饰的复合多孔骨支架及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学组织工程技术领域，尤其涉及一种基于基因修饰的复合多孔骨支架及其制备方法和应用。

背景技术

疾病、创伤、感染、骨坏死、先天性畸形、骨肿瘤等原因造成的骨缺损尤其是临界性骨缺损的修复和功能重建一直是骨科临床的难题之一。骨缺损治疗传统的生物治疗方法包括自体骨移植和异体骨移植。自体骨移植通常被看做是治疗骨缺损的“黄金法则”，但是其应用因供体有限，取材困难及易引起感染、出血、神经损伤、功能缺失等问题而受到很大的限制；异体骨移植虽然不受数量来源限制，但异体骨容易引起排斥反应，通过加工处理可降低异体骨的排斥反应，但其自身成骨诱导和骨生成作用已遭到破坏，存在新骨替代缓慢，生物力学性能较差等问题，进而影响治疗效果。骨组织工程技术克服了传统骨缺损移植技术的缺点，是目前再生医学领域的一个研究热点。

目前，传统方法所构建骨组织工程支架由于缺乏骨诱导和骨传导等特性，不能很好地起到修复骨组织的目的。为了提高骨的再生能力，通常将许多生长因子、细胞因子、趋化因子等具有生物活性的蛋白被加入到支架中，利用骨组织工程技术构建含有促进骨再生的活性蛋白成分的复合支架，来达到骨组织再生的目的。但是，在支架的制备过程中，把生长因子、细胞因子等具有生物活性的蛋白成分直接加入到制备骨支架所需要采用的有机溶剂中，会造成蛋白活性功能降低或丧失；其次，活性蛋白在支架中的半衰期较短，移植体内环境会快速的被降解失活。

因此，有必要提供一种能有效提高骨的再生能力的骨组织工程支架。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于基因修饰的复合多孔骨支架及其制备方法和应用，该基因修饰的复合多孔骨支架具有优异的生物相容性和可降解性，可在原位较长时间表达骨再生因子，并且蛋白因子的活性不受到影响，从而有效促进细胞向骨缺损部位迁移，达到骨修复的目的。

第一方面，本发明提供了一种基于基因修饰的复合多孔骨支架，所述基于基因修饰的复合多孔骨支架包括复合多孔骨支架以及分散在所述复合多孔骨支架中的重组慢病毒颗粒，其中，所述重组慢病毒颗粒含有编码骨生长因子的基因。

在本发明一实施例中，所述骨生长因子为转化生长因子家族(TGFs)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、血管内皮生长因子(VEGF)和胰岛素样生长因子(IGF)中的至少一种。

在本发明一优选实施例中，所述骨生长因子为BMP、TGF-13、bFGF、PDGF-BB、VEGF或IGF。

在本发明一实施例中，所述重组慢病毒颗粒分散的方式为所述重组慢病毒颗粒通过物理吸附作用吸附在所述复合多孔骨支架的孔壁上。

在本发明一实施例中，所述重组慢病毒颗粒分散的方式为所述重组慢病毒颗粒通过多孔性骨支架的孔洞或微孔空间限制作用分布在孔洞或微孔中。

在本发明一实施例中，所述重组慢病毒颗粒均匀分散在所述复合多孔骨支架中。

在本发明一实施例中，所述重组慢病毒颗粒采用第三代慢病毒表达质粒载体制备，所述第三代慢病毒表达质粒载体包括但不限于pLenti6/5V-DEST。

在本发明一实施例中，所述复合多孔骨支架为可降解聚合物与含有钙磷的工程材料的复合多孔骨支架，其中，所述含有钙磷的工程材料包括但不限于磷酸三钙或磷酸钙。

在本发明一实施例中，所述复合多孔骨支架为可降解聚合物与羟基磷灰石的复合多孔骨支架。

在本发明一优选实施例中，所述可降解聚合物选自聚3-羟基丁酸酯(PHB)、3-羟基丁酸-3羟基戊酸共聚酯(PHBV)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸-乳酸共聚物(PLGA)和聚乙醇酸(PGA)中的至少一种。

在本发明一优选实施例中，所述可降解聚合物和所述羟基磷灰石的质量比为1.5～8：1。

更优选地，在本发明一实施例中，所述可降解聚合物和所述羟基磷灰石的质量比为2～3：1。

在本发明一实施例中，所述复合多孔骨支架为聚羟基丁酸羟基己酸酯/羟基磷灰石(PHBHHx/HAp)复合多孔骨支架。

如本发明所述的，“/”仅表示“与、和”的意思，为行业内常用表达方式，并不限定本发明复合多孔骨支架的组分或结构。

在本发明一优选实施例中，所述聚羟基丁酸羟基己酸酯和所述羟基磷灰石的质量比为1.5～8：1。

更优选地，在本发明一实施例中，所述聚羟基丁酸羟基己酸酯和所述羟基磷灰石的质量比为2～3：1。