[发明专利]一种促进软骨损伤修复的共交联双网络水凝胶支架的制备方法

说明书

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种促进软骨修复、生长的共交联双网络水凝胶支架的制备方法。包括如下步骤：（1）GelMA的制备；（2）可光交联HSNGLPL多肽的制备；（3）水凝胶支架的制备：将GelMA和可光交联HSNGLPL在光引发剂作用下制得水凝胶支架。本发明制备的水凝胶支架有明显的促进新生软骨的生成、软骨缺损愈合的作用，可调控损伤组织周围正常软骨细胞的软骨基质分泌、间充干细胞迁徙至损伤处及其成软骨分化；水凝胶支架的多孔状结构，可使HSNGLPL共交联于多孔支架表面，有效地吸附内源性TGF‑β1，提高局部TGF‑β1浓度，实现生物支架在软骨缺损、软骨损伤等骨科领域的作用。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种促进软骨损伤修复的共交联双网络水凝胶支架的制备方法。

背景技术

据文献报道，随着经济的发展，运动维持健康意识的提高，关节软骨组织发生损伤及其他软骨组织疾病导致的软骨缺损手术量急剧增加，如微裂缝、骨软骨移植、软骨细胞移植以及感染和创伤引起的软骨缺损，软骨自身的缺乏血管、神经等生理特性导致软骨损伤后软骨的再生和自我修复平衡收到巨大的挑战。临床上用于软骨缺损修复的常用方法包括关节置换、微骨折、骨膜和软骨膜移植、软骨与骨软骨移植、软骨细胞或间充质干细胞移植术以及转化生长因子β1（transforming growth factor，TGF-β1）的体外注射等。但这些方法均有各自不足，如自体软骨来源有限、手术时间长、术中失血增多、同种异体软骨免疫排斥、软组织肿胀、脊髓神经根炎、炎症、疾病传播、成本高等，种种缺点限制了这些方法在软骨缺损领域的应用。为了避免这些问题，人们不断探索、研究新的医学材料以达到软骨损伤组织的修复、再生效果。

细胞因子在软骨组织再生修复中发挥不可替代的作用, 例如转化生长因子超家族等的参与。生长因子与软骨的再生、修复密切相关，可影响软骨、骨膜、上皮、结缔组织细胞的增殖、迁移及分化。软骨修复中的研究热点转化生长因子超家族的生长因子对软骨的发展具有重要作用，其中TGF-β1备受关注，因为关节软骨是TGF-β1的主要组织来源之一，同时TGF-β1对靶器官的双重调控作用与关节软骨的生物学相适应。TGF-β1通过调控Smad2/3信号通路诱导间充质干细胞向软骨分化，早期其可以提高骨髓间充质干细胞成软骨分化的能力，已证实骨微环境中TGF-β1对于软骨重建过程具有十分重要的作用，对软骨代谢的主要作用是促进软骨特异性基质的合成，刺激软骨细胞的蛋白多糖以及蛋白酶抑制剂的产生，保护软骨基质不被水解破坏，Qureshi等研究发现TGF-β1通过PI3K/Akt通路诱导金属蛋白酶抑制因子的表达，有效地阻止关节软骨的降解，同时还可诱导软骨滑膜中的间充质干细胞持续迁入软骨损伤处。在促进细胞增殖方面，TGF-β1能显著促进原代软骨细胞的增殖。

但是，仅通过损伤部位的TGF-β1难以更好的促进软骨的修复，同样通过注射一定剂量的外源性的TGF-β1存在成本高、反复注射、增加病人痛苦、注射导致的正常组织的损伤等缺点，本发明采用了胶原水解产物明胶，并对其进行甲基丙烯酸酐接枝改性，同时将可光交联的HSNGLPL多肽引入明胶中，形成一种可自主吸附内源性TGF-β1的共交联双网络水凝胶支架，从而在促进软骨损伤修复中发挥重要作用。HSNGLPL多肽是在海洋生物中发现的，其是TGF-β1受体中与TGF-β1紧密结合的重要肽段，主要结构是一个七肽氨基酸序列，其氨基酸序列为组氨酸（His）-丝氨酸（Ser）-天冬氨酸（Asp）-甘氨酸（Gly）-亮氨酸（Leu）-脯氨酸（Pro）-亮氨酸（Leu）。 与注射外源性TGF-β1相比，具有经济成本低、细胞因子半衰期长、活性稳定等，又可以避免剂量过高造成的浪费以及副作用。