[发明专利]高度仿生活性骨组织的负载干细胞的可注射骨修复粘合剂及其制备方法

说明书

本发明提供了高度仿生活性骨组织的负载干细胞的可注射骨修复粘合剂，由具有多重杂化交联网络结构的水凝胶以及分布在具有多重杂化交联网络结构的水凝胶中的干细胞组成；该骨修复粘合剂在冷冻干燥后具有具有互穿网络结构；具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料氧化自交联、具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料与具有氨基及羧基的高分子材料通过迈克加成反应，具有羧基及儿茶酚官能团的高分子材料上的酚羟基与从微米级球形羟基磷灰石中游离出的钙离子螯合形成了多重杂化交联网络结构，微米级球形羟基磷灰石均匀分布于多重杂化交联网络结构中。该骨修复粘合剂在提高组织粘附性的同时可促进干细胞的粘附和增殖，增强干细胞的血管生成和成骨作用。

技术领域

本发明属于骨修复材料领域，涉及一种高度仿生活性骨组织的负载干细胞的可注射骨修复粘合剂及其制备方法。

背景技术

目前，治疗极限骨缺损的可降解类骨修复材料主要有自体骨、异体骨和人工骨三大类。虽然自体骨和异体骨具有良好的成骨作用和生物相容性，但是一般来源有限、不易降解、具有潜在的传播疾病和免疫排斥的危险以及愈合时间较长等缺点。人工骨修复可降解材料因其结构和性能可人为的进行多样化的设计和调控，成为了临床上应用最为广泛的骨修复材料。

源自天然产物的水凝胶是富有吸引力的用于组织工程的三维生物材料。由在水性微环境中，聚合物链的交联网络形成的水凝胶与体内细胞外基质高度相似，有利于细胞生长以促进组织再生。然而，在无外成骨因子、生物活性分子或包囊细胞的条件下，水凝胶本身的成骨能力较为有限。其原因可能是水凝胶缺乏多孔结构，抑制了营养物质和细胞的运输。据报道，孔隙结构对于新组织的形成至关重要，因为它可以使细胞在3D环境中迁移、浸润和增殖，并且促进血管形成、分化和传质。因此，在水凝胶三维微环境中引导干细胞分化以促进骨再生仍然是一个挑战。

目前，已提出的用于增强水凝胶骨再生的策略主要是负载成骨相关生长因子(如BMP-2，Runx2等)，在负载生长因子后，虽然展现出潜在的治疗优势，但是，外源性生长因其潜在的不可控临床风险和严格的审批程序阻碍了其转化应用。因此，有必要开发出能够自我调节的无生长因子的生物功能性水凝胶，以营造成骨的利基环境并与周围组织相互作用，促进骨再生。植入体在缺损部位的粘附和保留是其发挥再生功能的关键，在体液或血液存在的体内湿环境中保持粘附性是一大挑战。已报道的用于骨组织工程的负载细胞水凝胶的主要缺点是它们对缺损部位的宿主组织缺乏粘附，这限制了它们的再生特性。虽然目前已有将水凝胶基粘合剂用于密封组织或涂层以改善其对周围组织的粘附力的报道，然而，细胞相容性较差和在潮湿环境中缺乏对周围组织的有效粘附限制了这些粘合剂的成功应用。

另外，通过掺入羟基磷灰石(HAp)颗粒可诱导成骨分化，形成骨传导性水凝胶。生物活性水凝胶/HAp复合材料在颅骨修复中已显示出良好的应用前景。但是，HAp在复合材料中团聚、分散不均匀，无机相与有机相的结合稳定性和相容性较为有限等问题，不利于细胞的粘附和增殖又限制了其应用。因此，如何改善HAp在有机相中的分散性、增加无机相与有机相之间的相容性，在赋予其强大的组织粘附性的同时促进干细胞的粘附和增殖，增强干细胞的血管生成和成骨作用，仍然是本领域亟须解决的难题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高度仿生活性骨组织的负载干细胞的可注射骨修复粘合剂及其制备方法，以改善羟基磷灰石在材料中的分散性，增加羟基磷灰石与有机相的整合度，在提高组织粘附性的同时促进干细胞的粘附和增殖，增强干细胞的血管生成和成骨作用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的高度仿生活性骨组织的负载干细胞的可注射骨修复粘合剂，由具有多重杂化交联网络结构的水凝胶以及分布在具有多重杂化交联网络结构的水凝胶中的干细胞组成；该骨修复粘合剂在冷冻干燥后具有具有互穿网络结构，平均孔径为200～500μm、孔隙率为60％～90％；