一种人工骨移植材料及其用途制造技术

本发明专利技术涉及一种人工骨移植材料。它由聚已内酯/聚卡普隆纳米复合材料与多肽构建而成。本发明专利技术中的人工骨移植材料，植入体内后可有效促进细胞粘附、增殖，血管长入和骨组织再生，具有明显促进骨缺损修复的生物功能。

An artificial bone graft material and its use

The present invention relates to an artificial bone graft material. It is made from polycaprolactone / polycaprolon nanocomposites and peptides. The artificial bone graft material in this invention can effectively promote cell adhesion, proliferation, blood vessel growth and bone tissue regeneration after implantation in vivo, and has the biological function to promote the repair of bone defect.

【技术实现步骤摘要】
一种人工骨移植材料及其用途
本专利技术属于医用生物材料领域，尤其涉及一种人工骨移植材料及其用途。
技术介绍
当前，植入骨移植材料是临床上治疗骨缺损最常见的手段。自体骨被认为是“骨移植材料的黄金标准”，具有优异的骨诱导能力、骨传导能力、成骨能力和组织相容性，但是存在来源有限、供区易出现并发症等局限。而来源丰富的异体骨在临床应用中缺乏显著的骨诱导活性，同时存在易传染疾病、生物力学性能较差及免疫排斥等诸多问题。人工骨移植材料应运而生，可实现大规模生产和可控性修饰改性使其成为最有希望替代传统自体和异体骨的移植材料。其中骨水泥、生物陶瓷及组织工程骨等人工骨移植材料已在临床试验中取得不错的进展，但遗憾的是，血管化范围有限和血管化进程缓慢等问题致使人工骨移植材料在临床上的应用仍然受限。目前，关于促进人工骨移植材料血管化的研究和应用主要集中在：①将人工骨材料植入体内使其内部长有血管后再取出以供植入；②先在人工骨上种植内皮细胞(ECs)或间充质干细胞(MSCs)等，以在体外实现人工骨的预血管化，再将人工骨植入骨缺损处以促进骨缺损部位血管化；③将一定浓度的生物陶瓷或铜离子、锌离子等金属离子与生物材料进行复合制备复合材料以促进VEGF生成进而促进血管新生(或血管生成)；④向人工骨中引入VEGF等基因；⑤将促血管因子如血管内皮细胞生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)和骨形态发生蛋白(BMPs)等与人工骨进行复合。但是这些方法仍未完全解决关于人工骨移植材料的快速血管化问题，且存在生产成本昂贵、制备周期较长及治疗副作用较大等缺陷。综上所述，开发制备过程简便、生产成本合理且生物安全，同时能实现快速血管化的人工骨移植材料是运用骨移植材料修复骨缺损的关键，同时也是目前亟待解决的问题。目前，一些多肽(如WKYMVm、SP及CAG等)已被证明具有诱导血管组织新生的能力。因此，现有技术中也有将这些多肽与人工骨材料结合以实现对其进行修饰，再来植入以实现快速血管化。然而，目前采用多肽对人工骨材料进行修饰的方法主要存在以下技术问题：一方面，多肽对人工骨材料的亲和性差，形成的结合不稳定、结合力小、结合率低，进入人体内后，多肽会很快脱落、流失、降解掉，另一方面，进行修饰所需要的条件不利于维护多肽的生物活性，在修饰反应过程中，多肽的促血管新生能力会大大减弱甚至丧失。对此，目前现有技术中，主要采用一些起桥梁作用的多肽，将其先与上述多肽反应以实现将二者结合，之后再用所制得的多肽产品对人工骨材料进行修饰，以实现植入。然而，这一方法依然存在以下技术难题：1、两种多肽之间具有较高的相互选择性，若选择不好，则会导致二者在功能上相互抑制，进而导致与人工骨材料无法结合或结合不稳定，或者在与人工骨材料结合后无法发挥促生长作用。2、多肽产品与人工骨材料选择搭配不好，也会阻碍多肽的促生长功能的发挥，致使多肽产品无法赋予人工骨材料以理想的诱导血管新生的能力。3、制备多肽产品的反应过程，以及多肽产品对人工骨材料的修饰过程，都分别需要通过复杂的化学反应实现。在制备反应过程中若控制不好，则既会导致所得的多肽产品的促血管新生能力大大减弱甚至丧失，也会导致多肽产品对人工骨材料的亲和性差，形成的结合不稳定、结合力小、结合率低，进入人体体内后，会很快脱落、流失、降解掉的难题。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种人工骨移植材料，该人工骨移植材料植入体内后可有效促进细胞粘附、增殖和血管长入，具有明显促进血管新生的生物功能。本专利技术的另一目的在于提供上述人工骨移植材料的用途。本专利技术的第一目的具体通过以下技术方案来实现：一种人工骨移植材料，其特征在于：它由聚已内酯(PCL)/聚卡普隆(PGC)纳米复合材料与多肽构建而成。作为进一步明确，上述PCL/PGC纳米复合材料，是通过以下步骤制备得到的：将PCL和PGC溶于六氟异丙醇(HFIP)以制备得到聚合物纺丝溶液，其中各组分的重量含量分别为：PCL6％～7％，PGC2％～3.5％，其余为HFIP；然后将所得的聚合物纺丝溶液，经常规的静电纺丝技术制备成PCL/PGC纳米复合材料。作为再进一步明确，上述PCL/PGC纳米复合材料，具体是通过以下步骤制备得到的：(1)取PCL和PGC溶于六氟异丙醇(HFIP)中，以制备聚合物纺丝溶液，其中各组分重量含量为：PCL6％～7％，PGC2％～3.5％，其余为HFIP；(2)将所得聚合物纺丝溶液在电压为15kV，注射速率为1.0ml/h，注射器针头内径为0.8mm，收集装置(即滚筒)与注射器针头的间距为15cm，滚筒转速为250rpm的条件下，采用静电纺丝仪制备成PCL/PGC纳米复合材料。作为再进一步明确，上述PCL/PGC纳米复合材料的平均直径为415.507±88.150nm。上述多肽，选用序列为SCNSSSYSWYCWFGGSSPSWKYMVm-NH2的多肽，其中，SCNSSSYSWYCWFGGSSPS为PGA-bindingpeptidemotif短肽序列，它对作为人工血管材料的PCL/PGC纳米复合材料有很高的选择性和很强的亲和性，WKYMVm-NH2可促进血管形成。作为进一步明确，上述序列为SCNSSSYSWYCWFGGSSPSWKYMVm-NH2的多肽，具体是通过以下步骤制备得到的：1、称取1000～5000mgFMOC-RINKAMIDEMBHARESIN树脂置于多肽合成反应器的反应柱中，向其中加入二氯甲烷(DCM)浸没树脂，保持30min使树脂膨胀以达到活化树脂的目的，之后压滤除去DCM；2、加入15ml六氢吡啶，氮气吹沸反应5min，压滤除去六氢吡啶，之后再次加入15mL六氢吡啶，氮气吹沸反应15min，压滤除去六氢吡啶，先后分别使用异丙醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)洗涤树脂各三次，每次15毫升；3、向1000～1500mgFMOC-D-MET-OH、500～1000mgO-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯(TBTU)中，先后依次加入0.8～2ml1-羟基苯并三唑(HOBt)、10～20mlDMF、0.1～1mlN,N-二异丙基乙胺(DIEA)配成反应液，再将该反应液加入反应柱中并于室温环境下用氮气吹沸反应3h；反应完毕后，用异丙醇洗涤树脂两次，然后用DMF洗涤树脂三次；FMOC-D-MET-OH连接到树脂后，取浓度为1moI/l的乙酸酐和0.3moI/l乙胺各2ml加入15mlDMF中，混和均匀，加入连有第一个氨基酸的树脂复合物中，氮气吹沸充分反应120～150min以封闭树脂上的活性位点；4、依次重复第2、3步骤各一次，直至接到最后一个氨基酸Fmoc-Ser-OH；5、最后分别用DMF、DCM、甲醇各洗三次收干树脂；6、用氮气将所得的树脂复合物吹干，加入50ml烧瓶中，随后加入体积比为80：5：5：5：3：2的三氟乙酸(TFA)/苯酚/水/苯硫基甲烷/1,2-乙二硫醇(EDT)/三异丙基硅烷(TIS)的混合溶液，于0～5℃下密闭磁力搅拌反应3～5h后，经砂芯漏斗过滤入20～30倍体积量的冰乙醚中，放置冰箱2h；离心收集沉淀，沉淀用超纯水溶解，再放置冰箱冷冻；然后将冻结的冰状物置真空冷冻干燥机，冻干至恒重即得粗肽；所得的粗肽经质谱仪检测和高效液相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工骨移植材料，其特征在于：它由聚已内酯/聚卡普隆纳米复合材料与多肽构建而成。

【技术特征摘要】
1.一种人工骨移植材料，其特征在于：它由聚已内酯/聚卡普隆纳米复合材料与多肽构建而成。2.如权利要求1所述人工骨移植材料，其特征在于，所述聚已内酯/聚卡普隆纳米复合材料，是通过以下步骤制备得到的：将聚已内酯和聚卡普隆溶于六氟异丙醇以制备得到聚合物纺丝溶液，其中各组分的重量含量分别为：聚已内酯6%～7%，聚卡普隆2%～3.5%，其余为六氟异丙醇；然后将所得的聚合物纺丝溶液，经静电纺丝技术制备成聚已内酯/聚卡普隆纳米复合材料。3.如权利要求1或2所述人工骨移植材料，其特征在于：所述多肽，选用序列为SCNSSSYSWYCWFGGS...

【专利技术属性】
技术研发人员：何清义，李丽，刘万钱，卢宏伟，赵玉兰，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院，李丽，
类型：发明
国别省市：重庆,50