[发明专利]一种可注射型含rhBMP-2的骨修复水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可注射型含rhBMP‑2的骨修复水凝胶及其制备方法，属于生物医学工程技术领域。所述水凝胶材料含有重组人骨形态发生蛋白‑2(rhBMP‑2)，纳米羟基磷灰石，透明质酸‑己二酸二酰肼衍生物和主链具有醛基的海藻酸衍生物。其制备方法包含纳米羟基磷灰石制备、海藻酸钠透明质酸衍生物制备及复合水凝胶制备等步骤。本发明为骨缺损治疗提供了一种新的修复方法，具有广阔的应用前景和理想的修复效果。

技术领域

本发明涉及含活性蛋白的生物医学材料领域和生物医学工程技术领域，尤其是涉及一种可注射型含rhBMP-2的骨修复水凝胶及其制备方法。

背景技术

随着老龄化社会进程的加剧，骨折、骨肿瘤和骨质疏松症等骨疾病发病率增长迅速，由此造成的骨缺损不仅严重威胁病人的身心健康还给社会带来巨大经济负担。自体骨移植一直被认为是治疗骨缺损的“金标准”，但其应用过程中却存在着自体骨来源有限且会对供体部位产生额外损伤等缺点。同种异体骨移植也被用于临床当中，但是失败率高以及会产生免疫排斥反应等问题同样限制了它们的应用。近年来，生物材料在骨缺损治疗中得到了越来越多的应用，成为一种新的发展趋势。

骨形态发生蛋白是骨形成的重要调控因子，它能够诱导成骨和异位骨化。重组人骨形态发生蛋白2(rhBMP-2)是目前已发现BMP家族中作用能力最强的成员，它能够刺激相关干细胞到该区域并形成骨，在软骨内骨化、骨折愈合、肢体生长时表达，在骨骼生长和再生修复起重要作用，临床上被广泛用于骨缺损的修复治疗当中。

骨修复是一个长周期过程，由于rhBMP-2的半衰期短，在局部应用时很快就会被代谢和吸收，很难维持有效的药物浓度。因此，如何调控rhBMP-2在骨缺损处的释放速率和释放周期，使其与新骨生长周期良好匹配，提高rhBMP-2的生物利用度，从而达到最优的疗效是利用rhBMP-2进行骨修复需要解决的关键问题。

发明内容

针对以上问题，本申请人提供了一种可注射型含rhBMP-2的骨修复水凝胶。本发明选用海藻酸钠-透明质酸水凝胶作为载体，包裹rhBMP-2注射到骨缺损部位，实现rhBMP-2的控释与缓释，同时加入了纳米羟基磷灰石，从而进一步加强材料的机械性能和骨传导性。

本发明的技术方案如下：

一种可注射型含rhBMP-2的骨修复水凝胶，其特征在于，所述复合水凝胶材料包含rhBMP-2，纳米羟基磷灰石(nHAP)，透明质酸-己二酸二酰肼衍生物(HA-ADH)和主链具有醛基的海藻酸衍生物(ALG-CHO)。

进一步地，水凝胶中nHAP终浓度为5％(w/v)，HA-ADH终浓度为5％(w/v)，ALG-CHO终浓度为5％(w/v)，所含rhBMP-2的浓度为150ug/ml。

进一步地，其制备方法有以下步骤：

(1)rhBMP-2获取：本申请中的rhBMP-2可以为各种来源的具有活性的rhBMP-2蛋白。其可以从天然产物中提取或者以基因工程方法从各种宿主菌种表达获得，也可以是购自市场的成品。

(2)nHAP制备：将硝酸钙溶解在去离子水中，加入柠檬酸钠，搅拌至完全溶解后用氨水调节溶液pH值，得到溶液A；将磷酸氢二铵溶解在去离子水中得到溶液B；随后启动超重力旋转填充床(RPB)，调节转速，将A、B两种溶液分别输送到RPB中反应生成的浆料产物经过离心、洗涤、真空干燥后得到nHAP。

(3)HA-ADH制备：将透明质酸溶于去离子水中，溶解后加入己二酸二酰肼(ADH)并搅拌均匀，后向溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)催化反应，随后用HCl调节溶液pH，室温反应12h后，用去离子水透析，冷冻干燥得HA-ADH。

(4)ALG-CHO制备：将海藻酸钠溶解到去离子水中，将高碘酸钠溶解于去离子水中，室温下反应24h，随后添加乙二醇终止反应，经过透析、冷冻干燥得到ALG-CHO。