[发明专利]一种注射型组织工程骨凝胶载体的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及骨组织工程技术领域，特别涉及一种注射型组织工程骨凝胶载体的制备方法以及该种凝胶载体在骨缺损修复中的应用。

背景技术

骨组织工程领域中，凝胶载体用以携带细胞进入体内。目前常用的凝胶载体据其成份构成大致可分为两类：单纯型凝胶载体和复合型凝胶载体。

单纯型凝胶主要包括有机合成材料类和生物衍生材料两类，如N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、聚富马酸二羟丙酯(PLGA)等为有机合成材料类；而胶原、透明质酸等为生物衍生材料类。但由于单纯型凝胶载体成份单一，因此其所携带的细胞在凝胶载体中无法充分得到足够的微环境生物信号刺激，因此单纯型凝胶载体活性不理想。

为提高凝胶载体的活性及疗效，在单纯型凝胶载体的基础上，有不少研究者通过物理混合/化学耦合等方法将一些活性因子添加到凝胶基质内，对其进行改性复合，以求得到活性较高的复合型凝胶载体，目前主要应用的复合活性因子包括各种化合物、离子(如羟基磷灰石、锶离子等)、生物活性基团(如RGD等)、生长因子(如TGF、BMP、VEGF等)等。这些活性因子的加入虽然在一定程度上提高了凝胶载体的活性，但是仍存在较多缺陷：首先，添加的活性因子通常为一种或几种，成份仍较为单一；其次，在目前的技术条件下，对这些复合于凝胶内的活性因子的剂量、分布及释放规律，很难模仿生理状态在时间和空间上进行精确地控制，而一些活性因子(尤其是生长因子，如VEGF等)如果过量、过速的释放会带来致瘤性等潜在的安全风险；再次，化学改性时通常会使用到一些毒性较大的交联剂等额外化学成份，若无法完全去除，植入体内会带来的一定安全问题。

总而言之，现有技术中的凝胶载体材料均无法满足骨组织工程领域对于理想的凝胶载体功能性的需求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种注射型组织工程骨凝胶载体的制备方法，以该种方法构建得到的仿生型凝胶载体是一种更具生物活性、更为安全、更能精确模拟生理状态下组织修复微环境的凝胶载体。

本发明的另一个目的在于提供上述注射型组织工程骨凝胶载体在骨缺损修复中的应用。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种注射型组织工程骨凝胶载体的制备方法，其特征在于，包含下述步骤：(1)对具有成骨活性的细胞体外培养后，进行成骨诱导分化，使具有成骨活性的细胞分泌出细胞外基质，然后进行脱细胞处理，得到成骨诱导的细胞外基质；(2)对所述成骨诱导的细胞外基质进行碎片化处理，得到成骨诱导的细胞外基质颗粒；(3)将所述成骨诱导的细胞外基质颗粒与凝胶基质混合，制备得到所述注射型组织工程骨凝胶载体。

与现有的凝胶载体制备技术对比，本发明的实施方式所提供的注射型组织工程骨凝胶载体的制备方法具有如下的特点：(1)在制得的凝胶载体的安全性、有效性方面：本发明的实施方式选择具有成骨活性的细胞作为来源，具备很好的临床应用安全性和有效性，成骨诱导的细胞外基质(osECM)中，无论是活性因子的成份组成还是这些因子的剂量、时空分布及释放规律都更贴近自然生理状态；(2)在制备过程的简易性、操作性方面：本发明的实施方式所提供的凝胶载体的制备方法巧妙地避免在了现有凝胶改性策略中，通过复杂的活性成份添加和化学耦合改性方法、模拟适合组织修复的ECM微环境的做法，而是直接利用成骨诱导分化后分泌的自然状态下的细胞外基质(osECM)，在凝胶载体中给细胞生长、分化提供一个适宜的微环境刺激，制备过程中无需使用化学交联剂，更加自然、安全，有助于后期的临床转化。

进一步的，本发明的实施方式所提供的注射型组织工程骨凝胶载体的制备方法中，具有成骨活性的细胞可以有多种选择，各种拥有高成骨活性的细胞均可实现本发明的目的，例如诱导多能干细胞(iPS)、间充质干细胞(MSC)或成骨细胞(Osteoblast)等。