[发明专利]纳米珍珠粉/C-HA复合支架及其应用

说明书

本发明公开了纳米珍珠粉/C‑HA复合支架，其由纳米珍珠粉、透明质酸、壳聚糖和醋酸原料制备而成，且纳米珍珠粉的重量百分比为1~25%。本发明要解决的技术问题是提供一种具有合适的孔隙结构，有利于细胞的增殖、血管的生长和营养物质的运输，具有良好的生物活性、生物相容性和生物降解性，能适应骨缺损的特定形状的纳米珍珠粉/C‑HA复合支架及其应用。

技术领域

本发明涉及生物工程领域，具体涉及一种纳米珍珠粉/C-HA复合支架。

背景技术

骨缺损已成为全球健康问题。随着人口老龄化和社会的发展，骨缺损的修复已成为一个重要的临床课题和社会需求。目前，临床上对于骨缺损的治疗主要依赖于同种异体骨移植或自体骨移植，但这两种治疗方式都存在很多的限制。长期以来，自体骨移植都被公认为骨移植的金标准，但存在可取骨量有限、供区并发症、移植的骨块易吸收等缺点；异体骨移植则存在免疫排斥反应和传播传染性疾病的风险。

随着医学、生物学和材料科学的发展，金属材料、无机非金属材料和有机材料也被应用于骨缺损的修复。然而，研究较多的不锈钢、钛合金、氧化铝陶瓷等都属于生物惰性材料，不能很好地与组织结合，限制了其临床应用。因此，临床对具有促进骨组织再生，且具有良好力学性能和生物相容性的合成材料的需求持续增长。

目前，骨组织工程已成为骨再生治疗的一种有效方法。与传统方法不同，骨组织工程旨在规避现有临床治疗方法的局限性，对受损的组织或器官制备个体化的生物替代品。骨组织工程通常是指利用多孔生物可吸收支架，引导组织细胞的粘附、增殖和分化，从而促进组织再生。支架可模拟天然骨的功能，是骨组织工程中最重要的部分。理想的支架应具备以下特征：①具有良好的生物活性、生物相容性和生物降解性；②具有合适的孔隙结构，有利于细胞的增殖、血管的生长和营养物质的运输；③具有良好的表面形态和理化性质，能够诱导细胞内信号的释放；④能适应骨缺损的特定形状。

骨组织支架应具有适当的机械性能，适应人类骨骼系统复杂的应力环境，与新生骨组织结合。如果支架的刚性强度过大，植入一段时间后会导致应力遮挡，最终会导致骨修复的失败。支架的加工条件和应用环境在很大程度上取决于支架材料的物理性能和机械性能。生物活性陶瓷可以促进成骨细胞的生长和分化，然而，由于其脆性大，难以成型，降解非常缓慢等缺点，其临床应用受到限制。此外，生物活性陶瓷的精确性较差，且多孔陶瓷支架上形成的新骨也不能维持负重骨所需的机械负荷。因此，其临床应用也受到较多限制。

支架除了需要适当的机械性能，还需要获得多孔结构，为细胞的粘附和增殖提供空间，这也是支架的关键点。天然骨具有多层次的三维孔隙结构，孔隙直径从几纳米到几百微米不等，可满足组织生长的不同要求。通常情况下，直径150-800μm的孔径可允许骨组织和大血管的长入；直径10-100μm的孔隙有利于毛细血管的生长，营养物质的交换和代谢废物的排出；纳米级的孔隙能够提供更大的比表面积，有利于磷灰石的形成和成骨细胞蛋白质的粘附，对成骨细胞的粘附和增殖具有重要意义。

长期以来，珍珠粉在中国被广泛应用于中药、化妆品和保健品等多个领域。珍珠粉有很高的药用价值，由文石型碳酸钙晶体和嵌入其中的有机基质组成，并含有多种能够促进骨形成的信号分子，具有良好生物相容性，是一种很有应用前景的骨修复材料。珍珠粉含有丰富的矿物质，尤其是含有高质量的钙和“信号蛋白”，能通过分泌信号因子控制细胞的生长和修复。珍珠粉所含有的信号蛋白，能促进皮肤再生和组织修复。研究表明，珍珠粉的水溶性基质和分子量大于14kDa的不溶物都能够显著地促进成纤维细胞的增殖、胶原沉积和TIMP-1的生成，从而促进伤口愈合，且其主要活性成分可能是质量大于14kDa的不溶物。此外，这些信号蛋白在促进骨骼健康方面也有重要作用；它们可以促进骨细胞的分化，加速其矿化，从而增加现有骨的密度。因此，如果可将珍珠粉应用在骨组织支架上，那么将会在三维细胞培养、组织工程支架和再生医学领域具有广泛的应用前景。

发明内容