[发明专利]一种构建骨形态发生蛋白缓释系统的方法

说明书

本发明针对骨形态发生蛋白在存储使用过程中缺乏优质的载体材料这一问题，利用多巴胺自聚合的普适性将带正电荷的聚电解质、带负电荷的聚电解质、具有生物活性的陶瓷粉末通过层层组装的方式整合到钛基材上，构建了骨形态发生蛋白的缓释系统，实现了骨形态发生蛋白在病灶部位的长效缓释，且该缓释系统具有表面模量高、稳定、耐辐射、生物相容性好等优点，能够有效促进骨髓间充质干细胞的成骨分化，预期能有效促进骨修复。

技术领域

本发明涉及蛋白缓释系统的制备，具体是涉及一种构建骨形态发生蛋白缓释系统的方法。

背景技术

骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）是促进体内成骨重要的因子，能跨种诱导未分化间充质干细胞向成骨细胞方向增殖和分化，促进成骨，在颌面骨缺损修复、口腔种植、整形外科等领域被广泛应用。但目前，在应用过程中存在以下问题：

1）BMP易在体液中快速扩散，也容易被蛋白酶所分解，治疗浓度难以维持，不能在有效的时间内作用于更多的靶细胞，其诱导活性难以得到充分的发挥。

2）周期性给予BMP通常需要侵入性的过程，如注射或输液，这些都是痛苦和麻烦的方法，而且大剂量和经常性给予BMP，也是不实际的，并且费用昂贵。

3）BMP的作用不只是针对骨组织，它们也影响其他的细胞和器官。一个错误的给予会导致不该骨化的组织如临近肌肉、神经和血管的钙化。

4）BMP的半衰期比较短，在所需部位直接和持续给与是必要的。

5）对于较大的骨质缺损，BMP不能发挥支架作用，因此需要一种合适的载体材料与之协同作用。

如果能够将BMP与合适的载体结合，一则BMP的消耗量会大幅度降低，二则可限定BMP在特定的缺损部位发挥作用，避免扩散，避免异位成骨，也更安全。因此，研究能持续释放BMP的缓释系统是十分必要的。

目前用于制作缓释系统的材料主要包括天然载体、合成的生物可降解材料与其他无机物等。其中，天然载体如胶原、脱矿骨基质（demineralisedbone matrix，DBM）、壳聚糖等。这些材料的优势是具有良好的生物相容性和生物可吸收性，也可以改良。其缺点是因为是自然来源，取材加工过程中可能有疾病传播的可能，也有免疫原性，比起合成的聚合物结构复杂，专业生产复杂，多次加工会引起基质一致性上的差异，而且胶原与BMP的亲和性不佳，装载的BMP在植入体内两周就释放完毕；另外，这些聚合物缺乏机械强度，不能耐受压力。合成的生物可降解材料如聚乳酸（poly-lacticacid，PLA）、PGA及其共聚物（poly -lactide -co -glycolide，PLGA）等。这些材料来源丰富，可加工成各种形状，但它们的最大问题是对比同种异体骨移植，缺乏骨引导性，且具有疏水性，并且降解产物会使pH 降低。

因此，如何克服上述载体材料的缺点，构建一种更稳定、更安全和经济性较佳的骨形态发生蛋白缓释系统是临床上研究的主要挑战。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种构建骨形态发生蛋白缓释系统的方法，主要采用层层组装的方法，将与BMP有良好亲和性的生物大分子多糖、多肽和羟基磷灰石有机结合于一体构建仿生多层膜，并将BMP装载于该多层膜之上，实现一种骨形态发生蛋白缓释系统的构建，具有长效、稳定、安全、经济的优点，且工艺条件温和、可适用的基材范围广。

本发明采用的技术方案为，以钛材为基材，构建骨形态发生蛋白缓释系统：

包括以下步骤：

步骤一：活化钛材；将钛材洗涤、干燥，随后浸泡在含有多巴胺的缓冲液中，反应12~72小时后，得到PDA修饰的Ti基材；

步骤二：活化陶瓷粉末；将所述陶瓷粉末和多巴胺溶解于缓冲液中，震荡分散，在搅拌下反应12~72小时后，离心除去大颗粒，得到PDA@HA溶液;