[发明专利]一种重组胶原蛋白-壳聚糖-PEG-羟基磷灰石骨修复支架材料、制备方法和应用

说明书

本发明属于骨组织工程技术领域，具体涉及一种重组胶原蛋白‑壳聚糖‑PEG‑羟基磷灰石骨修复支架材料、制备方法和应用，所述骨修复支架材料由重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG通过定向冷冻的方法形成单向有序的三维支架；通过特殊的矿化工艺使纳米羟基磷灰石均匀沉积在内部和表面；制备得到的材料具有很好的仿生天然骨骼的结构和组成，良好的网状结构和机械强度；具有良好的生物相容性和细胞活性；对临界尺寸的骨缺损具有显著修复效果，具有良好的成骨诱导作用和骨传导性；本发明所述骨修复支架材料为严重骨缺损提供了一种新的有潜力的治疗方法，在人工骨、人工软骨、生物支架等领域有广泛应用。

技术领域

本发明属于骨组织工程技术领域，具体涉及一种重组胶原蛋白-壳聚糖-PEG-羟基磷灰石骨修复支架材料、其制备方法和应用。

背景技术

颅骨缺损的诱因包括骨骼异常等先天性缺陷以及肿瘤、脑颌面手术等后天性损伤，常常伴随严重的并发症，包括颅骨缺损综合征、脑积水、偏瘫等。临床上治疗颅骨缺损的方法主要包括自体骨移植、异体/异种骨移植以及人工骨替代材料等。自体移植骨取自患者自身的骨组织，会给患者带来二次创伤，引发供体部位的炎症；异体骨移植有传播疾病和免疫反应的潜在风险，并且来源有限。金属合金支架材料缺乏生物活性，不可降解，必须通过手术取出；生物陶瓷则存在脆性高，降解慢等问题。骨组织工程仿生支架材料具有良好的生物相容性、生物降解性等优点，因此在颅骨缺损治疗中备受关注。

骨骼是由胶原蛋白纤维形成的网状支架和均匀附着在支架上的纳米羟基磷灰石形成的具有良好微观形貌和机械性能的有机-无机复合物。因此，制备三维支架材料和纳米羟基磷灰石的复合物，一直是仿生人工骨的重要途径之一。例如，中国专利CN111097068A公开了一种仿生的羟基磷灰石粉体/明胶/海藻酸钠复合3D打印支架及其制备方法，中国专利CN108478880A公开了一种纳米羟基磷灰石/壳聚糖多孔复合支架材料及其仿生透析矿化制备方法与应用，均制备得到了三维支架，上述制备方法中，是将纳米羟基磷灰石和其他材料混合后打印得到的，存在结构松散、机械强度差、降解过快等问题。

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种重组胶原蛋白-壳聚糖-PEG-羟基磷灰石骨修复支架材料、制备方法和应用，所述骨修复支架材料是由重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG和纳米羟基磷灰石制备得到，其在纵向呈层状结构，在横向呈相互连通的孔状结构；所述重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG通过定向冷冻的方法制备形成有序的重组胶原蛋白-壳聚糖-PEG三维支架CCP；所述纳米羟基磷灰石通过特殊的矿化工艺，均匀沉积在CCP支架的内部和表面；本发明所述骨修复支架材料很好的仿生天然骨骼的结构和组成，具有良好的网状结构和机械强度；所述骨修复支架材料具有良好的生物相容性和细胞活性，能显著促进BMSCs细胞的增殖、粘附和分化，能促进BMSC细胞成骨相关基因的表达；所述骨修复支架材料对临界尺寸的骨缺损具有显著修复效果，具有良好的成骨诱导作用，又具有骨传导性，可以在没有骨膜和生长因子的情况下可以引导骨组织再生；本发明所述骨修复支架材料为严重骨缺损提供了一种新的有潜力的治疗方法，在人工骨、人工软骨、生物支架等领域有广泛应用。

发明内容

具体包括以下内容：

本发明的首要目的是提供一种重组胶原蛋白-壳聚糖-PEG-羟基磷灰石骨修复支架材料，所述的骨修复支架材料通过以下方法制备：

(1)按比例配置含有重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG的混合溶液，真空脱气，4℃静置；

(2)步骤(1)得到的混合溶液置于聚四氟乙烯模具中，模具下端封闭，放置在液氮上，冷冻混合溶液，脱模，真空冷冻干燥；

(3)将步骤(2)得到的材料浸入含有EDC-NHS的乙醇溶液中交联，洗涤，冷冻干燥，得到三维支架CCP；

(4)步骤(3)得到的三维支架CCP矿化1-40天得到骨修复支架材料；