[发明专利]一种负载骨形成蛋白的水凝胶、制备方法及应用

说明书

本发明涉及属于生物组织工程领域，更具体地，涉及一种负载骨形成蛋白的水凝胶、制备方法及应用。所述方法包括：将交联剂、水溶性天然可降解聚合物以及骨形成蛋白于注射用液体或水性缓冲液中混合反应，得到负载骨形成蛋白的水凝胶。本发明制备的负载骨形成蛋白的水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性，避免了二次手术取出植入材。

技术领域

本发明涉及属于生物组织工程领域，更具体地，涉及一种负载骨形成蛋白的水凝胶、制备方法及应用。

背景技术

目前，由创伤、感染、肿瘤或先天性遗传疾病引起的骨损伤是一种常见的骨科疾病。骨组织本身具有一定的自动修复和再生的能力，但是，大面积的骨缺损需要通过外部干预的方法进行治疗，其再生修复仍然是临床医学面临的一项重大挑战。目前，自体骨移植和异体骨移植是治疗骨损伤的常用方法。作为金标准的自体骨移植具有骨引导、骨诱导和骨再生的三大特性，但自体骨的获取数量受到很大限制，同时对患者来说存在创伤大、手术时间长和风险大等问题。对于异体骨移植来说，不可预知的骨整合效果和潜在的对于致死性病原体的传播是限制其广泛应用的最大瓶颈。

骨形成蛋白(BMP)是TGF-β超级家族成员，它们是骨骼器官形成发生和保持稳态的多效调节剂。其中尤以骨形成蛋白-2(BMP-2)、骨形成蛋白-7(BMP-7)诱骨活性最好，能够诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，提高细胞的碱性磷酸酶活性和骨基质矿化水平，为多能细胞分化成矿物质沉积成骨细胞提供主要信号。目前BMP-2己成为最常用的蛋白质植骨替代物，经美国国家药物监督管理局(FDA)以及欧洲药品管理局(EMA)准许用于医治脊柱融合，也是目前唯一能避免骨移植的治疗方案。但BMP是一种不稳定的蛋白质，半衰期短，在体内维持其生物活性的时间仅数分钟。若大剂量持续给药，不仅增加患者经济负担，也会引起异位骨化、骨囊肿、炎症等副反应。因此为了提高患者用药顺应性，克服BMP半衰期短等问题，同时使其在缺损部位保持长期刺激作用，实现有效骨愈合，选择合适的递送系统是控制临床要求剂量和释放时间的关键。现有技术多利用水凝胶与BMP-2复合，但是其反应条件往往不够温和，或者交联成型后的水凝胶会带有一定的细胞毒性，存在生物相容性差或免疫原性等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种负载骨形成蛋白的水凝胶的制备方法，包括：

将交联剂、水溶性天然可降解聚合物以及骨形成蛋白于注射用液体或水性缓冲液中混合反应，得到负载骨形成蛋白的水凝胶。

进一步地，所述将交联剂、水溶性天然可降解聚合物以及骨形成蛋白于注射用液体中混合反应包括：

将所述交联剂溶于所述注射用水或水性缓冲液中形成交联剂溶液；

将所述骨形成蛋白加入所述交联剂溶液；

加入所述水溶性天然可降解聚合物，进行反应。

进一步地，所述水溶性天然可降解聚合物的分子量为50-300万道尔顿，所述水溶性天然可降解聚合物的含量为50-200mg/ml；所述交联剂的含量为2-10μL/ml；所述骨形成蛋白的含量为0.5-5mg/ml。

进一步地，所述反应温度为37-60℃，反应时间为2-10h；优选的，所述反应温度为40-50℃，反应时间为3-8h；进一步优选的，所述反应温度为45℃，反应时间为5h。

进一步地，所述交联剂包括为1,4丁二醇二缩水甘油醚、戊二醛、N-羟基琥珀酰亚胺酯、碳化二亚胺、京尼平、胱胺、己异二氰酸酯、叠氮二苯基膦、聚乙二醇二丙烯酸酯、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐中的一种或多种；所述水溶性天然可降解聚合物为聚谷氨酸、透明质酸、黄原胶、壳聚糖、普鲁兰多糖、羧甲基淀粉中的一种或多种。

另一方面，还提供一种负载骨形成蛋白的水凝胶，由上述的方法制备。

进一步地，经所述负载骨形成蛋白的水凝胶培育细胞增殖率为90％以上。