[发明专利]一种骨修复材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于含活性蛋白的生物医学材料领域和再生医学领域，具体地，本申请提供了一种骨修复材料，包含改性的壳聚糖、明胶以及rH‑BMP2。该材料可用于骨损伤的修复。一种骨修复材料，该骨修复材料按质量百分比计由以下的成分构成：rH‑BMP2:（1%‑10%）；改性壳聚糖:（20%‑70%）；明胶:（20%‑70%）。本发明以烯丙基三甲基氯化铵或丙烯酰胺改性的壳聚糖与明胶作为缓释载体在降解/释药时间上实现了巨大的进步，并且显著降低了过敏性。在体外释放实验和动物实验中均取得了显著优于壳聚糖和现有类似材料的效果。细胞毒性实验也初步证明了其安全性。

技术领域

本发明属于含活性蛋白的生物医学材料领域和再生医学领域，具体地，本申请提供了一种骨修复材料，包含改性的壳聚糖、明胶以及rH-BMP2。该材料可用于骨损伤的修复。

背景技术

骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein-2、BMP-2)是1965年由Marshall R.Urist进行成骨实验时发现的促进骨生成的关键因子。BMP-2属于TGF-α家族，其由成骨细胞分泌,并作用于成骨细胞,BMP-2为细胞分化成矿物质沉积成骨细胞的主要信号分子，起到诱导成骨细胞分化的作用。在肢体生长、软骨内骨化、骨折时表达,在骨骼生长发育和再生修复起重要作用。由于BMP-2有显著的刺激新骨形成的作用,其被认为是治疗骨折、骨缺损等疾病的有前景的活性成分，在脊柱融合和关节融合等情况下，还可以作为骨移植的替代医疗方案(此类应用已经经过FDA批准)。

BMP-2的主要缺点在于其半衰期短,静脉注射后的_t1/2仅6-7min，并且容易因新陈代谢过程、生理环境变化，或与酶的作用而变性。因此注射、口服等给药途径即使大剂量持续给药也往往不能提供给靶部位持续有效的浓度，对于需要长时间生长和恢复的骨骼来说无法提供良好的治疗效果，并且容易引起患者成骨质量低、炎症反应以及其他潜在的风险。因此，选择适合的递送方式，例如将BMP-2置于骨修复材料中是实现BMP-2广泛应用，并提高其疗效的关键。

壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素等天然高分子材料由于其良好的生物相容性和降解特性成为了BMP-2良好的载体，但其作为骨修复材料时有力学性能差且降解快的问题，即使配合其他材料也难以取得良好的平衡。

发明内容

发明人尝试对天然高分子—壳聚糖进行改性以解决上述技术问题。发明人发现以烯丙基三甲基氯化铵或丙烯酰胺改性的壳聚糖与明胶作为缓释载体在降解/释药时间上实现了巨大的进步，并且显著降低了过敏性。在体外释放实验和动物实验中均取得了显著优于壳聚糖和现有类似材料的效果。细胞毒性实验也初步证明了其安全性。

本发明的第一个目的是提供一种骨修复材料，该骨修复材料按质量百分比计由以下的成分构成：

rH-BMP2:(1％-10％)；

改性壳聚糖:(20％-70％)；

明胶:(20％-70％)。

进一步地，该骨修复材料按质量百分比计由以下的成分构成：

rH-BMP2:(2％-10％)；

改性壳聚糖:(30％-60％)；

明胶:(30％-60％)。

进一步地，其中改性壳聚糖为烯丙基三甲基氯化铵或丙烯酰胺改性的壳聚糖。

进一步地，其中改性壳聚糖按以下方法制备：

将3g壳聚糖溶于250ml 5％(体积)醋酸溶液；氩气保护下，加热至90℃，加入6ml0.08mol/L硝酸铈，反应30min；加入9ml 50％(质量)烯丙基三甲基氯化铵水溶液，反应2h；冷却，乙醇沉淀，洗涤，抽滤，真空干燥得烯丙基三甲基氯化铵改性壳聚糖。

进一步地，其中改性壳聚糖按以下方法制备：