[发明专利]用于骨组织工程针状HA/PBLG多孔复合微载体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于骨组织工程针状HA/PBLG多孔复合微载体材料及其制备方法，先采用双乳液法制备了PBLG多孔微载体，并对其进行表面羧基化改性，以改性后的PBLG多孔微载体为基体，结合原位沉淀法，进而构建针状HA/PBLG多孔复合微载体。细胞实验以及动物实验证明，本发明中针状HA的引入，有利于脂肪干细胞早期黏附，并促进脂肪干细胞的成骨向分化。本发明制备的针状HA/PBLG多孔复合微载体能够加速不规则骨缺损的修复，并具有良好的骨再生效果。

技术领域

本发明涉及一种微载体材料及其制备方法，特别是涉及一种多孔有机无机复合微载体材料及其制备方法，应用于组织工程技术领域。

背景技术

由创伤、感染、肿瘤、骨坏死等原因造成的不规则骨缺损疾病已经成为一个社会普遍问题，如何有效地治疗不规则骨缺损是当代医学中的一个难题。

常见治疗骨缺损的手段有自体骨移植和同种异体骨移植。其中自体骨移植材料来源有限，且会对病人造成二次伤害，而异体骨移植则存在免疫排斥和感染的风险。组织工程材料来源丰富、形式多样，同时可以降低手术感染和免疫反应的风险，因此在骨缺损治疗方面具有巨大潜力。

微载体由于具有高比表面积为细胞的生长和增殖提供更加充足的空间；此外，微载体的三维结构在一定程度上模拟了细胞在体内的生存环境，有助于维持细胞表型，防止细胞退分化；一定尺寸的微载体又具有可注射的优势，因而在微创技术领域得到极大应用。这些优势使得微载体成为目前最常用的细胞培养载体之一。基于微载体的组织工程技术在修复不规则骨缺损方面具有巨大潜力，通过合理选取微载体材料和设计微载体结构来改善其成骨性能是微载体研究中的一个重要内容。

羟基磷灰石(HA)由于具有优良的骨整合和骨传导性能，因而在骨修复领域得到普遍认可。随着研究的深入，研究者们发现HA的形貌与细胞成骨分化的效果形貌密切相关。然而同大多数无机材料一样，HA的脆性问题限制了它的应用，通过有机无机复合的方法能够有效解决这一问题，故使制备得到的复合微载体中依旧保留HA原本的结构特性是研究的难点。

如Ma等制备得到不同长度的一维线状HA，通过大量细胞实验证明，在无生长因子作用下，直径为纳米级别，长度为5μm左右的线状HA具有诱导细胞成骨分化的能力。(Ma B,Zhang S,Liu F,et al.One dimension hydroxyapatite nanostructures with tunablelength for efficient stem cell differentiation regulation[J].ACS AppliedMaterialsInterfaces,2017:acsami.7b13313)。与此类似，Lin等通过热液处理的方法得到三种支架，其表面分别是片状HA、棒状HA和微纳米混合HA，其中微纳米混合HA由长度为10～20μm，直径分别为80～120nm和1～4μm的HA组成，实验表明这种微纳米混合的HA表面具有更优的蛋白吸附和成骨分化能力。(Tailoring the Nanostructured Surfaces ofHydroxyapatite Bioceramics to promote protein adsorption osteoblast growth,and osteogenic differentiation[J].ACS Applied MaterialsInterfaces,2013,5(16):8008-8017)。除了尺寸以外，HA的形貌对细胞的黏附、增殖也存在差异。实验结果表面，由于针状HA能够更好模拟天然骨组织中HA的晶体结构，因而能够促进细胞的黏附、增殖和成骨向分化。

现有的构建微载体的材料主要包括两种：无机材料和高分子材料。其中无机材料由于其机械性能较脆，因而高分子材料在组织工程中成为热点。目前用于组织工程的高分子材料主要以聚酯类为主，这类材料的不足之处在于材料在体内的降解过程中降解产物会引起炎症反应。而聚L-谷氨酸苄酯(PBLG)由于具有良好的生物相容性和组织相容性，且其降解产物不会引起炎症反应，因而是一种优良的组织工程原料。