一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系及其制备方法和应用，所述纳米管缓释体系包括钛合金植入体，采用阳极氧化的方法在钛合金植入体表面制备二氧化钛纳米管涂层，并在钛合金植入体上负载生长因子。本发明专利技术的优点在于：（1）本发明专利技术通过真空抽吸这一简单有效的方法提高纳米管装载药物量；（2）本发明专利技术还提供了一种rhPDGF-BB纳米管缓释体系，可以显著促进骨质疏松状态下骨整合，rhPDGF-BB已被FDA批准可以用于临床骨再生治疗，对于该缓释体系的临床应用提供了可能；（3）包括纳米管制备在内，本发明专利技术不需专门、复杂和昂贵的设备，操作流程简单，有利于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系及其制备方法和应用
本专利技术涉及骨组织再生和骨整合领域，具体地讲，涉及一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系及其制备方法和应用。
技术介绍
骨质疏松是由于骨代谢过程中骨吸收和骨形成的偶联出现缺陷，导致骨密度降低和骨质破坏，严重影响骨修复及骨整合的速度和质量；由于尚缺乏有效的手段解决这一问题，骨质疏松症仍被列为牙种植手术的禁忌症。随着纳米技术的不断发展和成熟，多种纳米修饰涂层已被用于提高钛种植体表面的成骨诱导性能，其中通过阳极氧化技术制备的纳米管涂层不仅具有明显的调控干细胞成骨分化的能力，而且在骨质疏松动物体内还具有一定的促进骨整合的作用。为了进一步提高钛表面纳米管涂层的修复效果，尚可借助纳米管的中空管状结构及高比表面积进行药物投递来协同促进骨整合，然而该方面研究尚未见文献报道。 可用于促进骨整合的生长因子包括重组人血小板源生长因子(rhTOGF-BB)、骨形态发生蛋白(BMPs)、碱性成纤维生长因子(bFGF)、血管表皮生长因子(VEGF)、Nel样I型分子等，目前常采用直接物理吸附或壳聚糖等材料包被等方式将生长因子固载于种植体表面，然而这些方法存在以下缺点:缓释效果差，常存在暴发性释放；生长因子的生物活性无法长期维持；额外添加缓释材料还可能覆盖种植体表面的微纳米结构并消除其生物学性倉泛。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种生长因子纳米管缓释体系。 本专利技术的第二个目的在于提供一种提高纳米管装载药物量的生长因子纳米管缓释体系的制备方法。 本专利技术的第三个目的在于提供生长因子纳米管缓释体系在制备促进骨整合材料中的应用。 本专利技术的第四个目的在于提供真空抽吸技术在制备应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系中的应用。 为实现本专利技术第一个专利技术目的，公开以下技术方案:一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系，包括钛合金植入体，其特征在于，采用阳极氧化的方法在钛合金植入体表面制备二氧化钛纳米管涂层，并在钛合金植入体上负载生长因子。 作为一个优选方案，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhTOGF-BB、骨形态发生蛋白BMPs、碱性成纤维生长因子bFGF、血管表皮生长因子VEGF和Nel样I型分子中的一种或几种。 作为一个优选方案，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhroGF-BB。 为实现本专利技术第二个专利技术目的，公开以下技术方案:一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤:将钛合金植入体表面进行直径为3(Tl00的纳米管修饰，然后浸泡于装有浓度为50^300 μ g/ml的生长因子溶液的器皿中，将器皿放入真空抽气泵中，抽吸10-20分钟后取出钛合金植入体，置于4°C自然干燥。 作为一个优选方案，抽吸时间为10分钟。 作为一个优选方案，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhTOGF-BB、骨形态发生蛋白BMPs、碱性成纤维生长因子bFGF、血管表皮生长因子VEGF和Nel样I型分子中的一种或几种。 作为一个优选方案，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhH)GF-BB。 为实现本专利技术第三个专利技术目的，公开以下技术方案:一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系在制备促进骨整合材料中的应用。 为实现本专利技术第四个专利技术目的，公开以下技术方案:真空抽吸技术在制备应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系中的应用。 本专利技术对真空抽吸条件下纳米管的生长因子(rhPDGF-BB为例)装载量、缓释特性以及蛋白生物活性进行了检测；在体外，观察该缓释体系对骨质疏松大鼠来源骨髓干细胞的作用效果；在体内，将钛植入体植入骨质疏松大鼠股骨内，评估骨整合效果。研究结果表明:(I)真空抽吸提高了纳米管对rhPDGF-BB的装载量；(2) rhPDGF-BB在体外可以缓慢释放长达14天之久并且仍保持生物活性；(3)装载rhTOGF-BB的纳米管涂层促进了干细胞的粘附、增殖和成骨分化活性；(4)装载rhTOGF-BB的纳米管涂层促进了骨质疏松状态下骨整八口 ο 本专利技术的优点在于:(I)本专利技术通过真空抽吸这一简单有效的方法提高纳米管装载药物量；(2)本专利技术还提供了一种生长因子(rhPDGF-BB为例)纳米管缓释体系，可以显著促进骨质疏松状态下骨整合，rhPDGF-BB已被FDA批准可以用于临床骨再生治疗，对于该缓释体系的临床应用提供了可能；(3)包括纳米管制备在内，本专利技术不需专门、复杂和昂贵的设备，操作流程简单，有利于推广使用。 【附图说明】 图1为真空抽吸促进rhH)GF-BB负载于纳米管的SEM图(A组)，未经过真空抽吸的自然吸附组作为对照(B组)。 图2为载药二氧化钛纳米管体外缓释曲线(a)，红色方框所示区间内缓释得到的rhPDGF-BB仍保持其生物活性，可以激活骨髓干细胞Erk和Akt通路(b)。 图3通过IntegrinP I免疫突光检测骨质疏松大鼠骨髓干细胞在不同涂层表面的粘附情况(对照组为未装载药物的纳米管涂层)。 图4通过Edu检测骨质疏松大鼠骨髓干细胞在不同涂层表面的增殖情况。 图5通过OCN免疫荧光检测骨质疏松大鼠骨髓干细胞在不同涂层表面的成骨分化情况。 图6为骨质疏松大鼠股骨内种植实验X线结果。 图7为骨质疏松大鼠股骨内种植实验结果，Ca)苦味酸-品红染色，(b)骨-种植体结合率，(C)拔出试验结果(★★, P < 0.01)。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。 实施例1.钛片表面纳米管修饰及药物装载步骤一、钛片表面纳米管修饰规格为10 X 10 X I mm大小的钛合金材料，放置于乙醇溶液中超声清洗30分钟；然后换成去离子水继续超声清洗30分钟，重复该操作2遍；将清洗后的钛片置于5 wt%草酸溶液中100° C条件下酸蚀2小时；最后置于1.0 wt%氢氟酸电解液中采用恒电流直流阳极氧化(电压20V)方法作用30分钟，制备出直径70nm左右的纳米管涂层。 步骤二、真空抽吸促进钛片表面纳米管装载rhTOGF-BB商品化的GEM 21S试剂盒中，rhPDGF-BB原溶液的浓度为300 μ g/ml，使用医用灭菌水将其稀释为50 μ g/ml的工作浓度，吸取50 μ I该工作溶液滴附于步骤一中制备的纳米管涂层修饰钛表面，放入真空抽气泵中抽吸10分钟，将钛片置于4°C过夜自然干燥。 实施例2.钛片表面纳米管修饰及药物装载步骤一、钛片表面纳米管修饰规格为10 X 10 X I mm大小的钛合金材料，放置于乙醇溶液中超声清洗30分钟；然后换成去离子水继续超声清洗30分钟，重复该操作2遍；将清洗后的钛片置于5 wt%草酸溶液中100° C条件下酸蚀2小时；最后置于1.0 wt%氢氟酸电解液中采用恒电流直流阳极氧化(电压20V)方法作用30分钟，制备出直径70nm左右的纳米管涂层。 步骤二、真空抽吸促进钛片表面纳米管装载rhTOGF-BB商品化的GEM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系，包括钛合金植入体，其特征在于，采用阳极氧化的方法在钛合金植入体表面制备二氧化钛纳米管涂层，并在钛合金植入体上负载生长因子。

【技术特征摘要】
1.一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系，包括钛合金植入体，其特征在于，采用阳极氧化的方法在钛合金植入体表面制备二氧化钛纳米管涂层，并在钛合金植入体上负载生长因子。2.根据权利要求1所述的一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系，其特征在于，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhH)GF-BB、骨形态发生蛋白BMPs、碱性成纤维生长因子bFGF、血管表皮生长因子VEGF和Nel样I型分子中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系，其特征在于，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhH)GF-BB。4.权利要求1所述的一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤: 将钛合金植入体表面进行直径为3(Tl00的纳米管修饰，然后浸泡于装有浓度为50^300 μ g/ml的生长因子溶液的器皿中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文杰，蒋欣泉，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：上海;31