一种趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架，包含以下组分：SDF‑1、TGF‑β、丝素蚕白和多孔支架。同时本发明专利技术还公开了所述生物活性支架的制备方法以及其在制备软骨缺损修复材料中的用途。本发明专利技术提供的生物活性支架利用蚕茧中提取的天然丝素蛋白作为介质，利用冷冻干燥技术使具有趋化作用的基因细胞衍生因子(SDF‑1)，转化生长因子‑β(TGF‑β)及丝素蛋白晶形转变，固定在多孔支架中。当所述支架移植到软骨损伤和/或缺损区后，可以长时间释放趋化因子SDF‑1，吸引自体内源性细胞趋化迁移到损伤区，同时长期缓释的TGF‑β又可以诱导其成软骨分化，达到吸引内源性细胞并实施有效地软骨损伤修复的目的。

A Bioactive Scaffold for Chemotaxis of Endogenous Cells and Induction of Chondrogenic Differentiation and Its Application

The invention discloses a chemotactic endogenous cell and a biologically active scaffold for inducing cartilage differentiation, which comprises the following components: SDF_1, TGF_beta, silk fibroin silkworm white and porous scaffold. At the same time, the invention also discloses the preparation method of the bioactive scaffold and its application in the preparation of cartilage defect repair materials. The biologically active scaffold provided by the invention uses natural silk fibroin extracted from silkworm cocoon as medium and freeze-drying technology to fix the chemotactic gene cell-derived factor (SDF 1), transforming growth factor beta (TGF beta) and silk fibroin crystalline transformation in porous scaffold. When the scaffold is transplanted into the cartilage injury and/or defect area, the chemokine SDF_1 can be released for a long time to attract autologous endogenous cells to migrate chemotactically to the injured area, while the long-term sustained release of TGF_beta can induce chondrogenic differentiation, so as to attract endogenous cells and implement effective repair of cartilage injury.

【技术实现步骤摘要】
一种趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架及其用途
本专利技术属于医用材料
，具体涉及一种趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架及其制备方法和用途。
技术介绍
骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是一种最普遍的关节退行性疾病。其主要的病理特征包括：软骨降解，软骨下骨的不规则骨化及其继发性炎症。临床特征主要表现为：关节疼痛，僵硬，活动度受限等。目前，临床上的药物治疗方法对于缓解疾病的进展效果不大，到疾病晚期，大部分骨关节炎病人都不得不接受关节置换手术，但手术风险软大及术后容易出现并发症，且关节置换假体使用寿命的问题，使得长期疗效不佳等。于是，寻找一种有效的治疗方法则非常重要。通过干细胞移植治疗骨关节炎已经有广泛地报道，由于外源性细胞移植，存在免疫原性等问题，目前研究的热点在于如何定向刺激诱导内源性干细胞迁移到损伤处，从而进行损伤修复。基因细胞衍生因子(SDF-1)是一种公认的趋化因子，已经被实验证实可以促进干细胞迁移与归巢。如何诱导干细胞成软骨定向分化，是软骨损伤细胞移植疗法面对的一个重要问题。转化生长因子-β(TGF-β)是一种常见的成软骨分化的诱导因子，在经典的间充质干细胞成软骨诱导液中的主要成分。因此软骨损伤修复过程中提高损伤区TGF-β含量有利于诱导干细胞成软骨分化促进软骨修复。目前，国内外均未报道具有内源性细胞趋化及诱导成软骨分化功能的生物活性支架。因此，急需一种可以促进骨源性干细胞迁移到损伤区，同时可以诱导其成软骨分化，从而达到更好的软骨修复目的的生物活性支架。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架，其可以长时间释放趋化因子SDF-1，吸引自体内源性细胞趋化迁移到损伤区，同时长期缓释的TGF-β又可以诱导其成软骨分化，达到吸引内源性细胞并实施有效地软骨损伤修复的目的。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架，包含以下组分：SDF-1、TGF-β、丝素蚕白和多孔支架。优选地，所述SDF-1、TGF-β和丝素蚕白的质量比为(1×10-6～5×10-4)：(1×10-5～0.002)：(10～200)。优选地，所述SDF-1、TGF-β和丝素蚕白饱和吸附在多孔支架中。优选地，所述多孔支架原料选自明胶海绵、胶原、壳聚糖、海藻酸钠和透明质酸中的至少一种。优选地，所述多孔支架孔隙直径为50～600μm。优选地，所述多孔支架所述多孔支架为明胶海绵多孔支架。本专利技术还提供了所述的生物活性支架的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取SDF-1、TGF-β和丝素蚕白，加水溶解，制备得到蛋白混合液；(2)取多孔支架，将步骤(1)制备得到蛋白混合液吸附到所述多孔支架上至饱和，然后真空冷冻干燥，即得所述生物活性支架。优选地，所述步骤(2)中多孔支架孔隙直径为50～600μm。优选地，所述步骤(2)中真空冷冻干燥的温度为-10～-80℃，时间为1～7天。本专利技术所述丝素蚕白可通过从蚕茧中提取获得，也可为市售的丝素蚕白产品。优选地，所述丝素蚕白提取方法包括以下步骤：A、脱胶：将桑蚕蚕丝放入的碳酸钠水溶液中，90～100℃水浴20～60分钟，纯水清洗；以上过程重复3次，脱去丝胶蛋白，得到丝素蛋白，然后于20～60℃烘干，获得干燥后的丝素蛋白；B、溶解：将上述干燥后的丝素蛋白溶解于溴化锂水溶液中，55～65℃水浴30～300分钟至丝素蛋白充分溶解，获得含丝素蛋白的混合液；C、透析：将含丝素蛋白的混合液用截留分子量为1000～20000道尔顿的透析袋进行透析，然后用去离子水作为透析液在3天透析10～12次，去除溶液中的溴化锂成分，获得截留液；D、将上述截留液离心，取上清液，冷冻干燥，即得所述丝素蛋白。优选地，所述步骤A中桑蚕蚕丝和碳酸钠水溶液的重量体积比为20g：1L。优选地，所述步骤A中碳酸钠水溶液的浓度为0.5％。优选地，所述步骤B中丝素蛋白溶解于溴化锂水溶液后的质量浓度为16％。优选地，所述步骤B中溴化锂水溶液的浓度为9M。优选地，所述步骤C中作为透析液的去离子水的体积为所述含丝素蛋白的混合液体积的10倍。本专利技术中这种通过同时释放SDF-1和TGF-β改善丝素蛋白-多孔支架的成软骨性能的方法，能够充分发挥两者的作用，能取得更好的软骨损伤修复效果。优选地，所述步骤D中将所述截留液于4℃，5000g，离心10分钟。本专利技术还提供了所述的生物活性支架在制备软骨缺损修复材料中的用途。本专利技术所述生物活性支架可用于制备软骨缺损修复材料，具有很好的吸引自体内源性细胞趋化迁移到损伤区，同时诱导其成软骨分化的作用，可有效提高软骨损伤的修复效果。本专利技术还提供了一种软骨缺损修复材料，包含所述的生物活性支架和修复材料领域可接受的辅料。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供了一种具有内源性细胞趋化及诱导成软骨分化功能的生物活性支架，其含有趋化因子SDF-1，成软骨诱导因子(TGF-β)和丝素蛋白，可以有效解决软骨修复过程中损伤区成软骨分化效率低的缺点；(2)本专利技术生物活性支架通过趋化因子SDF-1吸引内源性细胞更多地向修复材料区迁移，同时诱导因子TGF-β诱导细胞成软骨分化，可有效提高软骨损伤的修复效果。附图说明图1为本专利技术生物活性支架与单纯明胶海绵支架的扫描电镜检测结果图，其中，GS代表本专利技术生物活性支架；G0代表单纯明胶海绵支架。图2为本专利技术生物活性支架诱导细胞迁移的实验结果图。图3为本专利技术生物活性支架诱导间充质干细胞成软骨分化的实验结果图。具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本专利技术趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架的一种实施例，包含以下组分：SDF-1、TGF-β、丝素蚕白和明胶海绵；所述SDF-1、TGF-β和丝素蚕白的质量比为1×10-6：1×10-5：10。所述生物活性支架的制备方法包括以下步骤：(1)按比例称取SDF-1、TGF-β和丝素蚕白，加水溶解，制备得到蛋白混合液，使所述蛋白混合液中SDF-1的浓度为1ng/ml，TGF-β的浓度为10ng/ml，丝素蚕白的浓度为10mg/ml；(2)取孔隙直径为600μm的无菌干燥明胶海绵，将步骤(1)制备得到蛋白混合液吸附到所述多孔支架上至饱和，然后于-80℃真空冷冻干燥1天，即得所述生物活性支架。所述丝素蚕白提取方法包括以下步骤：A、脱胶：将100g桑蚕蚕丝放入5L的2M碳酸钠水溶液中，90～100℃水浴20～60分钟，纯水清洗，该过程重复3次，脱去丝胶蛋白，得到丝素蛋白，然后于20～60℃烘干，获得干燥后的丝素蛋白；B、溶解：将上述干燥后的丝素蛋白以16％的质量浓度溶解于9M的溴化锂水溶液中，55～65℃水浴30～300分钟至丝素蛋白充分溶解，获得含丝素蛋白的混合液；C、透析：将含丝素蛋白的混合液用截留分子量为1000～20000道尔顿的透析袋进行透析，然后用所述含丝素蛋白的混合液体积10倍的无菌去离子水作为透析液在3天透析10～12次，去除溶液中的溴化锂成分，获得截留液；D、将上述截留液于4℃，5000g，离心10分钟，去除底部的未溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架，其特征在于，包含以下组分：SDF‑1、TGF‑β、丝素蚕白和多孔支架。

【技术特征摘要】
1.一种趋化内源性细胞及诱导成软骨分化的生物活性支架，其特征在于，包含以下组分：SDF-1、TGF-β、丝素蚕白和多孔支架。2.根据权利要求1所述的生物活性支架，其特征在于，所述SDF-1、TGF-β和丝素蚕白的质量比为(1×10-6～5×10-4)：(1×10-5～0.002)：(10～200)。3.根据权利要求1所述的生物活性支架，其特征在于，所述SDF-1、TGF-β和丝素蚕白饱和吸附在多孔支架中。4.根据权利要求1所述的生物活性支架，其特征在于，所述多孔支架原料选自明胶海绵、胶原、壳聚糖、海藻酸钠和透明质酸中的至少一种。5.根据权利要求4所述的生物活性支架，其特征在于，所述多孔支架孔隙直径为50～600μm。6.根据权利要求4或5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈元峰，吴婷婷，黄树森，查振刚，
申请(专利权)人：陈元峰，吴婷婷，
类型：发明
国别省市：广东,44