[发明专利]一种可促进血管快速生成的骨组织工程支架

说明书

本发明为一种可促进骨组织工程中血管快速生成的复合支架及其制备。本发明中，采用超临界流体强制分散溶液技术制备载有PDGF(血小板衍生生长因子)的PLLA(左旋聚乳酸)微球，再利用超临界二氧化碳发泡技术将微球、VEGF(血管内皮细胞生长因子)和FGF‑2(碱性成纤维细胞生长因子)三者共同载入PLGA(聚乳酸‑羟基乙醇酸)多孔支架中，最后在支架上种植血管内皮细胞，构建可协同调控血管生成的复合支架。本发明中，种植的血管内皮细胞可分化为新血管，其分泌的细胞外基质可提高相关细胞的粘附，三种血管诱导因子的次第释放可诱导血管的生长，三者协同作用可促进骨修复过程中血管的快速生成。本发明制备操作简单，所制得的复合支架具有良好的生物相容性及功能性，在组织工程修复体中具有应用前景。

技术领域

本发明为一种可促进骨组织工程中血管快速生成的复合支架及其制备，属于药物剂型改变及其制备方法技术领域。具体地说，是利用超临界流体技术将微球和支架结合起来制备血管组织工程支架的新方法，特别涉及超临界流体强制分散溶液技术和超临界发泡技术对载药微球和复合支架的绿色可控制备过程，及复合支架中PDGF、FGF-2 和VEGF三种血管诱导因子的次第可控释放。

背景技术

血管不仅是氧气、各种营养成分及代谢废物的运输通道，而且是参与组织修复的细胞信号分子通过的重要途径，从整体上维持骨组织修复的代谢微环境。因此，迅速有效的血管重建是骨组织再生的前提和保障，也是长期制约组织工程骨发展和临床应用的关键问题。在血管生成的过程中，各种生长因子对局部组织、细胞的调控作用至关重要，其应用被认为是解决组织工程血管化最直接有效的途径之一。各种血管诱导因子的靶向细胞和诱导机理均不同，它们分别作用于血管生成的不同时期，且各种因子之间还存在着相互协同调控的作用。其中，VEGF、FGF和PDGF三种生长因子的作用至关重要。VEGF是已知的诱导血管生成作用最显著的生长因子，通过与内皮细胞膜受体的特异性结合促进内皮细胞的增殖、分化、迁移，还能够增强血管通透性，抑制血管平滑肌细胞的增殖和迁移，促进血浆物质向平滑肌细胞构成的亚内皮层聚集。FGF-2能够促进多种细胞的增殖和分化，同时调节细胞代谢，包括纤溶酶原激活物和胶原酶的分泌，调节其他生长因子的表达与合成。PDGF是一种由血小板产生的糖蛋白，作为一种有丝分裂原和趋化因子，能同时促进成纤维细胞、平滑肌细胞和内皮细胞的分裂和生长。虽然这些生长因子对血管生成的诱导作用都已经得到证实，但是单一的生长因子不能实现真正意义上的组织再生，因为组织修复再生是一个多因子协同调控的结果，如何实现多种生长因子对血管生成的协同调控是关键。

生长因子对血管生成的协同调控与其种类、组合、剂量、作用时间和方式等多种因素有关。本课题组的前期工作研究了VEGF、FGF-2 和PDGF对人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)血管分化和鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)中血管生成的剂量依赖性、时间依赖性及各个因子间的协同效应。结果证明，VEGF和FGF-2对血管生成的最佳诱导时间是血管生成的前期，即前7天；而PDGF对血管生成的最佳诱导时间是血管生成的中后期，即7-21天。三种因子联合应用对血管生成和成骨均有显著的协同诱导效应。然而，直接使用生长因子存在半衰期短、容易失活、缺乏稳定性和组织选择性等问题，而且无法按照组织生长不同阶段的需要分段释放、协同调控。因此，需要根据不同因子的诱导特性和机理构建一种具有多种生长因子次第释放特性的载体系统，使其模拟血管形成与再生的生理过程，适时适量地释放不同的生长因子到需要的组织和细胞。但是，目前尚未见报道此类载体系统。本研究基于不同生长因子协同调控血管再生机理，结合微球和支架缓释系统各自的特点，制备一种释放初期以VEGF和FGF-2为主，中后期以PDGF为主的组织工程，使其有效促进骨组织工程中血管快速生成。