[发明专利]一种用于软骨损伤修复的功能化壳聚糖多孔微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于软骨损伤修复的功能化壳聚糖多孔微球及制备方法。将壳聚糖乙酸溶液加入有机溶剂中，搅拌形成W/O乳液，将其滴加入预冷的含相同有机溶剂的玻璃平皿中，待乳滴凝固成球后，加入无水乙醇脱水，最后加入氢氧化钠溶液中和微球中残留的乙酸。洗涤至中性的微球加入戊二醛进一步化学交联，用甘氨酸去除游离的戊二醛，清洗后冷冻干燥，即得壳聚糖多孔微球。将小分子药物KGN通过化学键接的方式接上壳聚糖多孔微球从而赋予其骨髓间充质干细胞分化的生物活性。本发明制备的壳聚糖多孔微球具有仿生结构的三维网络多孔结构，为新生软骨细胞的形成和长入提供了空间和条件。该制备方法简单，结构可控，球形度好，在软骨组织再生领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料领域，涉及一种用于软骨损伤修复的功能化壳聚糖多孔微球及其制备方法。

背景技术

软骨损伤是临床上一种十分普遍的疾病，尤其以人口老龄化导致的骨关节炎(Osteoarthritis，OA)患者为重。软骨组织是终末分化组织，缺乏血管，营养供给主要来源于关节液，因而损伤后难以自身修复。目前临床上药物治疗和手术疗法均存在各种弊端。而组织工程学的发展为软骨损伤修复带来了新的契机。传统的组织工程技术是将生物材料支架植入软骨缺损处，但仍然避免不了二次手术，无疑给病人增添了很大的心理和经济负担。近年来，研究表明借助于组织工程方法将间充质干细胞 (Mesenchymal Stem Cells,MSCs)植入软骨损伤部位进行再生修复取得了较好的效果，MSCs修复软骨损伤很多研究集中在骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells,BMSCs)上，大量体内和体外研究表明BMSCs成软骨分化及自体BMSCs软骨修复具有良好的效果。BMSCs在体外诱导因子的刺激下分化形成的软骨组织容易出现失分化现象，从而限制了临床的进一步应用。

Kartogenin(KGN)是Johnson等人通过高通量筛选技术从多种杂环类药性分子中筛选出的一种小分子化合物(Johnson K,Zhu S,Treblay MS,et al.Science, 2012,336:717-721.)，具有极强的促进BMSCs分化为软骨细胞的能力。其机理主要是通过调节runt相关转录因子基因(RUNX)，主要是RUNX1基因促进软骨细胞分化，软骨细胞增殖等。此外，该小分子化合物还能明显抑制白介素1β(Interleukir 1β,IL-1β)分泌引起的细胞外基质和蛋白聚糖的减少。还能够促进软骨细胞分泌物 lubricin与转化生长因子β1(TransformingGrowth Factorβ1，TGF-β1)、骨形态发生蛋白7(Bone Morphogenetic 7，BMP-7)的协同作用。单纯的KGN在体内停留时间短，药物利用率低，需要一种药物缓释材料对药物进行有效负载，同时需要植入体内的药物缓释支架能为BMSCs分化为软骨细胞提供适当的生存微环境。

壳聚糖(Chitosan,CS)是一种从海洋甲壳类生物中提取的一种天然高分子多糖，具有优良的生物相容性和生物可降解性。此外，壳聚糖表面富含活性官能团氨基，有利于接枝改性。壳聚糖微球具有较多的孔洞和高比表面积特征，可以提高药物的负载率及为BMSCS的生存提供一定的空间。在之前的研究中，壳聚糖多孔微球的制备过程中使用了致孔剂，而致孔剂的的加入使得后续去除困难，而且工艺复杂，环境负担也很重(CN1927892A)。专利CN103804712 A公开一种多孔及孔径可控的壳聚糖微球的制备方法，该发明使用静电喷雾和真空冷冻干燥技术制备了孔径和比表面积可调的壳聚糖多孔微球，但该方法制备的壳聚糖多孔微球的粒径和孔径较小，不能满足细胞微载体的功能。因此，开发一种制备工艺简单，成本低廉且能满足药物缓释和细胞微载体的功能化壳聚糖多孔微球具有重要的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于软骨损伤修复的功能化壳聚糖多孔微球及其制备方法，该制备方法得到的壳聚糖多孔微球键接KGN，具有较好的生物降解性，不仅能促进细胞在微球表面和孔洞中生长增殖，还能进一步促进BMSCs向软骨细胞分化，在OA的治疗中有良好的应用前景。