[发明专利]一种仿生矿化胶原成骨支架及其制备方法

说明书

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体公开了一种仿生矿化胶原成骨支架及其制备方法。制备方法包括：S1.向TBS缓冲液中分别加入氯化钙和磷酸氢二钾，在含有氯化钙的TBS缓冲液中加入羧甲基壳聚糖，加入含有磷酸氢二钾的TBS缓冲液，得仿生矿化液；S2.提取鼠尾肌腱纤维，洗净，浸于丙酮中浸泡，再置于缓冲液中浸泡，冲洗，置于醋酸中完全溶解，离心，取上清液，透析，进行胶原自组装得胶冻状物质，冻干，得鼠尾胶原支架；S3.将鼠尾胶原支架浸入仿生矿化液中矿化，冻干。本发明通过设定羧甲基壳聚糖的浓度及分子量范围协同制备的支架的矿化效率高，细胞活性佳，还可以促进骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和成骨向分化。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其是涉及一种仿生矿化胶原成骨支架及其制备方法。

背景技术

现临床治疗颌骨缺损的常用方法为自体骨移植和骨胶原填充。自体骨移植的移植骨量受限，且易引起移植区骨量不足或供骨区创伤或感染等并发症。异体骨移植则难以处理其引起的排异反应。

骨组织工程技术可有效规避传统材料的缺点，成为当今的研究热点。骨组织工程主要由支架材料、种子细胞和细胞因子三部分构成，其中支架材料的开发是骨组织工程的重要分支。胶原支架是一类传统的支架材料，具有生物相容性好、免疫原性低和可生物吸收的优势，但其机械性能不良，操作性差，且在体内环境吸收过快，难以维持骨缺损完全修复所需时间，容易导致骨缺损回复不良。

矿化的胶原支架的开发，可以有效避免单纯胶原支架机械性能不良和吸收过快的问题。胶原支架的矿化方式主要分为传统矿化和纤维内矿化。在传统矿化技术中，磷酸根离子和钙离子在胶原支架表面成核后呈二维片状生长，逐渐形成片状羟基磷灰石覆盖胶原表面，不能进入胶原纤维内的空隙，这种形式又称为纤维外矿化。羟基磷灰石覆盖在胶原表面屏蔽了胶原的活性基团，导致其表面化学性质和形貌特征与天然骨组织的差异较大，诱导骨形成相关细胞的黏附、迁移、分化能力较差。而生物骨组织的矿化结构并不是如此形成，在非胶原蛋白如成牙本质基质蛋白、牙本质磷蛋白、骨桥蛋白、骨涎蛋白等的诱导下，骨组织矿化晶体在胶原纤维内部有序沉积，以纤维内矿化的形式存在。纤维内矿化胶原支架由聚电解质模拟体内骨桥蛋白、骨钙蛋白等非胶原蛋白，使钙磷离子进入胶原纤维内水仓后再结晶矿化，在胶原内部形成羟基磷灰石。纤维内矿化支架具有更好的机械性能，并保护了胶原的表面化学结构，维持了良好的生物活性。但是目前现有的纤维内矿化的胶原支架诱导胶原纤维矿化的效果较差，且需要添加种子细胞及生长因子，因此还有改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种仿生矿化胶原成骨支架及其制备方法，本发明的仿生矿化胶原成骨支架矿化效率高，易于制备、价格低廉、机械性能好、细胞活性佳，还可以促进骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和成骨向分化。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，提供了一种仿生矿化胶原成骨支架的制备方法，其包括以下步骤：

S1.向TBS缓冲液中分别加入氯化钙和磷酸氢二钾，形成含有氯化钙的TBS缓冲液和含有磷酸氢二钾的TBS缓冲液，在含有氯化钙的TBS缓冲液中加入羧甲基壳聚糖，再加入与含有氯化钙的TBS缓冲液等体积的含有磷酸氢二钾的TBS缓冲液，制备成仿生矿化液；

S2.提取鼠尾肌腱纤维，洗净，浸于丙酮中浸泡，再置于缓冲液中浸泡，然后冲洗鼠尾肌腱纤维，将鼠尾肌腱纤维置于醋酸中完全溶解，离心，取上清液，透析，进行胶原自组装得胶冻状物质，冻干，得冻干的鼠尾胶原支架；

S3.将步骤S2制得的鼠尾胶原支架浸入步骤S1制备的仿生矿化液中矿化，然后冻干得仿生矿化胶原成骨支架；

所述步骤S1中仿生矿化液含羧甲基壳聚糖的浓度为50～200μg/ml，所述羧甲基壳聚糖的分子量为20kDa～150kDa。