促进骨再生的活性支架材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种促进骨再生的脱钙骨基质支架材料，包括趋化因子以及负载所述趋化因子的脱钙骨基质；所述脱钙骨基质具有疏松孔状内部结构，并主要由具有空间网状结构的胶原分子组成；所述趋化因子与所述脱钙骨基质中的胶原分子结合。进一步的，所述趋化因子优选自基质细胞衍生因子，尤其优选自具有胶原结合区与所述基质细胞衍生因子。本发明专利技术还公开了所述脱钙骨基质支架材料的制备方法和用途。本发明专利技术提供的脱钙骨基质支架材料生物相容性好，安全无毒，缓慢释放生物活性因子的稳定性好，可极大提高损伤处趋化分子的局部浓度，并可迅速动员体内干细胞到骨损伤处而促进骨再生，且释放持续时间长，同时易于制备，适于作为骨缺损移植治疗产品广泛应用。

Active scaffold material for promoting bone regeneration, preparation method and application thereof

The invention discloses a method for promoting demineralized bone matrix scaffold for bone regeneration, including decalcified bone matrix chemokines and load the chemokine; the decalcified bone matrix with internal porous and loose structure, mainly consisting of collagen molecules is the space network structure; the trend factor and collagen molecules the demineralized bone matrix in combination. Further, the chemokines are preferably derived from stromal cell derived factors, in particular from the collagen binding region and the stromal cell derived factor. The invention also discloses the preparation method and application of the demineralized bone matrix scaffold material. The invention provides a demineralized bone matrix scaffold has good biocompatibility, safety, stability of slow release of bioactive factors, can greatly improve the damage at the local concentration of chemoattractant molecules, and the rapid mobilization of stem cells in vivo to bone damage and promote bone regeneration, and the release lasted for a long time, and easy preparation suitable for transplantation in the treatment of bone defect, the products are widely used.

【技术实现步骤摘要】
促进骨再生的活性支架材料、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种生物支架材料，具体涉及一种具有胶原结合区的基质细胞衍生因子修饰的脱钙骨基质支架材料、其制备方法及应用，属于生物医学材料领域。
技术介绍
骨组织是少数几个具有自我再生能力的组织器官之一，这种再生能力不仅伴随着个体的骨骼发育以及骨组织损伤修复过程，甚至在个体成熟后仍然可以有效的工作。然而,当大面积的骨损伤发生时，骨组织就无法利用本身的再生能力进行修复愈合。目前骨组织损伤后的重建主要依赖于移植治疗,但会带来多种并发症以及产生免疫排斥反应。在临床治疗中，自体骨移植是比较理想的方法,但该方法也有许多的缺点，例如并发症患病率高,需要多个手术位点和有限的自体骨组织。为了避免这些缺点,许多种材料如金属、塑料和化学分子聚合物等被用作为骨替代物，但是这些骨替代物材料都无法促进内源性骨再生,甚至可能引起免疫排斥反应，会对患者造成二次伤害。在骨损伤修复和新骨生成过程中，富含缓慢释放生物活性因子的生物活性支架材料具有至关重要的作用。利用修饰了趋化因子的生物支架材料可以促进新骨的生成和骨组织损伤处的修复。近年来研究发现基质细胞衍化生长因子1α(SDF1α，又称为CXCL12)可以有效的募集间充质干细胞、造血干细胞等到骨损伤处。而研究表明在一定的微环境下，间充质干细胞可以分化为成骨细胞，促进骨损伤的修复。但是，天然的基质细胞衍生因子在体内维持的浓度较低，并且容易弥散。若利用化学交联等方法将其交联到支架材料上虽然会提高SDF1α的局部浓度，但也会引入有毒或有害的化学交联分子进入体内。因此，研究具有生物活性因子的生物支架材料作为骨替代物是亟待解决的难题，而如何在体内控制生物活性因子的缓慢释放、降低骨损伤移植的免疫排斥反应是另一个难题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种促进骨再生的活性支架材料、其制备方法及应用，以克服现有技术的不足。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种促进骨再生的脱钙骨基质支架材料，其包括：趋化因子；负载所述趋化因子的脱钙骨基质，所述脱钙骨基质具有疏松孔状内部结构，并主要由具有空间网状结构的胶原分子组成；其中，所述趋化因子以共价键或者非共价键方式与所述脱钙骨基质中的胶原分子结合。进一步的，所述趋化因子包括基质细胞衍生因子(SDF1α)。尤其优选的，所述趋化因子还包括与所述基质细胞衍生因子连接的胶原结合区。即，所述趋化因子选自具有胶原结合区(CBD)的基质细胞衍生因子(CBD-SDF1α)进一步的，所述趋化因子以其胶原结合区与所述脱钙骨基质中的胶原分子结合。本专利技术实施例还提供了制备所述的促进骨再生的脱钙骨基质支架材料的方法，其包括：提供具有疏松孔状内部结构的脱钙骨基质；使所述脱钙骨基质与趋化因子溶液接触，从而使所述脱钙骨基质负载趋化因子，形成所述脱钙骨基质支架材料。进一步的，所述的制备方法包括：采用点基因融合表达的方法将胶原结合区结合至基质细胞衍生因子上，从而形成所述趋化因子。本专利技术实施例还提供了所述的促进骨再生的脱钙骨基质支架材料的用途。与现有技术相比，本专利技术通过将胶原结合区与基质细胞衍生因子融合表达，从而获得的具有胶原结合区的基质细胞衍生因子(CBD-SDF1α)，该具有胶原结合区的基质细胞衍生因子不仅可与胶原分子结合，且具有天然(NAT-SDF1α)的生物活性，引入的胶原结合区是一个可与胶原分子结合的小分子肽段，具有良好的生物相容性和生物可降解性；进而，采用具有胶原结合区的基质细胞衍生因子修饰脱钙骨基质而形成的生物活性支架材料缓慢释放生物活性因子的稳定性好，极大的提高了损伤处趋化分子的局部浓度，可迅速的动员体内的干细胞到骨损伤处，同时释放持续时间长，而且此生物活性支架材料具有疏松孔状的内部构造可以提供细胞粘附、生长、分化的环境，同时此生物活性支架材料整体又具有一定的硬度，可以在移植早期局部代替骨支撑身体的作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。图1为本专利技术实施例1中一种SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材料的制备工艺原理图；图2A-2B分别为本专利技术实施例1中一种具有疏松孔状的内部结构的脱钙骨基质的宏观及微观结构示意图；图3为本专利技术实施例1中一种SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材料缓慢释放SDF1α的统计图；图4A-4B为本专利技术实施例1中一种SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材料用于大鼠股骨损伤移植的照片；图5A为本专利技术实施例1中利用CD34及c-kit免疫荧光染色显示SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材料在体内募集干细胞情况的荧光显微照片；图5B为本专利技术实施例1中一种SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材募集干细胞数量的统计图；图6A为本专利技术实施例1中一种SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材料移植4周后的骨矿化密度值的统计结果的示意图；图6B为本专利技术实施例1中一种SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材料移植8周后的骨矿化密度值的统计结果的示意图；图7A为本专利技术实施例2中一种CBD-SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材料的制备工艺原理图；图7B为本专利技术实施例2中一种脱钙骨基质支架材料缓慢释放细胞因子的统计图；图7C为本专利技术实施例2中一种脱钙骨基质支架材料可以为细胞的生长提供良好的微环境的SEM图，其中*P<0.05,**P<0.01；图8A为本专利技术实施例2中脱钙骨基质在矿化液中逐步被矿化的SEM图；图8B为本专利技术实施例中矿化后的脱钙骨基质材料的元素分析统计图；图9A为本专利技术实施例2中反映CBD-SDF1α和NAT-SDF1α具有相同的生物活性的结晶紫染色图；图9B为本专利技术实施例2中反映CBD-SDF1α和NAT-SDF1α具有相同的生物活性的结晶紫染色统计图；图10A为本专利技术实施例2中CBD-SDF1α修饰的脱钙骨基质支架材料用于大鼠股骨损伤移植的照片(大鼠股骨缺损模型的建立)；图10B为本专利技术实施例2中MicroCT的二体积分析法的示意图；图10C为本专利技术实施例2中修饰了CBD-SDF-1α的脱钙骨基质在体内短期募集干细胞的情况的荧光显微照片；图10D为本专利技术实施例中修饰了CBD-SDF-1α的脱钙骨基质在体内短期募集干细胞的统计结果图，*P<0.05；图11A为本专利技术实施例中大鼠股骨样品的CT扫描轴状图；图11B为本专利技术实施例中大鼠股骨样品的CT扫描冠状图；图12A为本专利技术实施例中H&E染色的样品在50倍放大镜下的观察图；图12B为本专利技术实施例中H&E染色样品在200倍放大镜下的观察图；图12C为本专利技术实施例中Masson染色的样品在50倍放大镜下的观察图；图12D为本专利技术实施例中骨组织样品中成骨细胞的统计图；图12E为本专利技术实施例中骨组织样品中破骨细胞的统计图，其中黑色的尖箭头指示的是破骨细胞，黑色钝箭头指示的是成骨细胞，*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001；图13A为本专利技术实施例中移植治疗4周后的骨组织样品的OPG染色图；图13B为本专利技术实施例中移植治疗4周后骨组织样品的OPN染色分析图；图13C为本专利技术实施例中移植治疗12周后骨组织样品的OCN染色分析图，其中黑色箭头指示的是褐色的阳性染色区域；图14A为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进骨再生的脱钙骨基质支架材料，其特征在于包括趋化因子以及负载所述趋化因子的脱钙骨基质；所述脱钙骨基质具有疏松孔状内部结构，并主要由具有空间网状结构的胶原分子组成；所述趋化因子以共价键或者非共价键方式与所述脱钙骨基质中的胶原分子结合。

【技术特征摘要】
2016.03.25 CN 20161017708111.一种促进骨再生的脱钙骨基质支架材料，其特征在于包括趋化因子以及负载所述趋化因子的脱钙骨基质；所述脱钙骨基质具有疏松孔状内部结构，并主要由具有空间网状结构的胶原分子组成；所述趋化因子以共价键或者非共价键方式与所述脱钙骨基质中的胶原分子结合。2.根据权利要求1所述的促进骨再生的脱钙骨基质支架材料，其特征在于：所述趋化因子包括基质细胞衍生因子。3.根据权利要求2所述的促进骨再生的脱钙骨基质支架材料，其特征在于：所述趋化因子还包括与所述基质细胞衍生因子连接的胶原结合区。4.根据权利要求3所述的促进骨再生的脱钙骨基质支架材料，其特征在于：所述趋化因子以其胶原结合区与所述脱钙骨基质中的胶原分子结合。5.根据权利要求1-4中任一项所述的修饰趋化因子的脱钙骨基质支架材料，其特征在于：所述脱钙骨基质内的至少部分孔洞中修饰有所述趋化因子。6.权利要求1-5中任一项所述的促进骨再生的脱钙骨基质支架材料的制备方法，其特征在于包括：提供具有疏松孔状内部结构的脱钙骨基质；使所述脱钙骨基质与趋化因子溶液接触，从而使所述脱钙骨基质负载趋化因子，形成所述脱钙骨基质支架材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于包括：采用点基因融合表达的方法将胶原结合区结合至基质细胞衍生因子上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建武，施家佳，孙杰，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32