一种抗菌及促成骨复合支架材料制造技术

本发明专利技术涉及医疗器械领域，特别是涉及一种抗菌及促成骨复合支架材料及抗菌肽BD2的新用途。本发明专利技术提供抗菌肽BD2在制备药物或制剂中的用途，所述药物或制剂用于：1）促进成骨；和/或，2）调控成骨相关基因；和/或，3）调控碱性磷酸酶活性；和/或，4）调控成骨细胞矿化；和/或，5）调控骨髓间充质干细胞成骨分化，并进一步提供一种复合支架材料。本发明专利技术发明专利技术人经过大量研究意外发现了BD2抗菌肽具有抗菌及成骨双重效用，通过具有抗菌和成骨双功能的抗菌肽、间充质干细胞和支架材料制备获得复合支架材料，并证实了该复合支架材料能有效促进大鼠颅骨标准骨缺损修复，具有良好的产业化前景。具有良好的产业化前景。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌及促成骨复合支架材料


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，特别是涉及一种抗菌及促成骨复合支架材料及抗菌肽BD2的新用途。

技术介绍

[0002]抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)作为人体自身可以产生的天然免疫分子(AIIM，antimicrobial innate immune molecule)，它不会引发人体的排斥，而且其抗菌能力能有效解决骨缺损修复中的细菌感染隐患。抗菌肽一方面可以依托本身的抗菌作用，减少骨修复过程中的感染可能。抗菌肽在骨组织工程中最常见的作用是降低感染几率，目前已经有实验证明抗菌肽能通过抑制细菌生物膜形成而促进感染骨缺损修复，也有证据表明抗菌肽可以限制某些促炎反应的表现，防止种植体的排斥反应。
[0003]现有技术中虽然对多种特定的种类的抗菌肽的功能有很多研究，但是由于抗菌肽的种类繁多，其引申的功能也各自不同，所以对于抗菌肽各种功能的进一步开发仍然是本领域的研究热点。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种复合支架材料及抗菌肽BD2的新用途，用于解决现有技术中的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供抗菌肽BD2在制备药物或制剂中的用途，所述药物或制剂用于：
[0006]1)促进成骨；和/或，
[0007]2)调控成骨相关基因；和/或，
[0008]3)调控碱性磷酸酶活性；和/或，
[0009]4)调控成骨细胞矿化；和/或，
[0010]5)调控骨髓间充质干细胞成骨分化。
[0011]在本专利技术一些实施方式中，抗菌肽BD2为单一药效成分。
[0012]在本专利技术一些实施方式中，所述成骨相关基因选自Col1、Runx2、Opn、Ocn。
[0013]本专利技术另一方面提供一种复合支架材料，包括多孔支架本体，所述多孔支架本体上负载有抗菌肽BD2。
[0014]在本专利技术一些实施方式中，所述多孔支架本体压缩模量为19.16～20.84kPa。
[0015]在本专利技术一些实施方式中，所述多孔支架本体的材料包括PSeD，所述多孔支架本体孔径为75-150um。
[0016]在本专利技术一些实施方式中，所述多孔支架本体为层体，厚度为0.5～3.5mm。
[0017]在本专利技术一些实施方式中，所述多孔支架本体上还负载有骨髓间充质干细胞。
[0018]在本专利技术一些实施方式中，单位面积的所述多孔支架本体上，骨髓间充质干细胞的负载量为1～100*105/mm2。
[0019]在本专利技术一些实施方式中，单位面积的所述多孔支架本体上，抗菌肽BD2的负载量为1～100ng/mm2。
附图说明
[0020]图1显示为本专利技术BD2抗菌临界浓度检测示意图。其中，用不同浓度的BD2(0，10，20，40，80ng/ml)处理大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，细菌铺板及细菌死活染色结果表明，在E.coli和S.aureus中，BD2在20ng/ml浓度均出现明显的抑菌效果，证明起始抑菌浓度为20ng/mL.白色标尺指示100um。
[0021]图2显示为本专利技术BD2对大肠杆菌及金葡菌的抗菌抑菌效果检测示意图。其中，CFU/mL为104的E.coli和S.aureus分别和浓度为20ng/ml的BD2和相同体积的PBS混合。(A)大体抗菌结果显示BD2处理的E.coli菌落数明显低于对照组。(B)大体抗菌结果显示BD2处理的S.aureus菌落数明显低于对照组。(C)死活染色结果显示BD2处理的E.coli活菌数量比对照组少，而死菌数量比对照组多。(D)死活染色结果显示BD2处理的S.aureus活菌数量比对照组少，而死菌数量比对照组多。(E)抑菌曲线结果显示2.5小时后BD2组与对照组之间出现明显差异，且6小时内BD2组OD值波动不明显，证明细菌活性受到影响无明显增殖，而对照组细菌出现明显增殖。(F)抑菌曲线结果显示2.5小时后BD2组与对照组之间出现明显差异，且6小时内BD2组OD值波动不明显，证明细菌活性受到影响无明显增殖，而对照组细菌出现明显增殖。*P＜0.05,**P＜0.005,***P＜0.0005,****P＜0.0001。白色标尺指示100um。
[0022]图3显示为本专利技术BD2对rBMSCs成骨表达的影响示意图。其中，分别在不同浓度的BD2(10，20，40，80ng/mL)及单纯MEMα阴性对照组中培养rBMSCs。(A)培养3天后提取mRNA。PCR结果表明，mRNA表达水平(Col1，Runx2，Opn，Ocn)与浓度呈类似正态分布关系，峰浓度为20ng/mL。(B)第7天提取蛋白质。结果表明，20ng/mL的BD2能最有效地促进成骨相关蛋白Col1，Runx2，Opn，Ocn的表达量。(C)(D)第7天的ALP大体及镜下检测结果，(E)(F)第14天的ARS大体及镜下结果也支持上述结论。黑色标尺指示500um。
[0023]图4显示为本专利技术PSeD电镜及物理性能检测示意图。其中，(A)PSeD支架的SEM图像，放大倍数分别为50,100,200倍，显示材料表面具有大小均匀孔隙结构。(B)PSeD支架单次压缩结果，一共有5个重复实验组，压缩模量为20
±
0.84kPa。(C)PSeD支架50％压缩循环结果，第一次循环结束后出现变形，此后各循环间无明显差异。
[0024]图5显示为本专利技术BD2体内骨缺损修复MicroCT结果示意图。其中，从左到右依次是，空白对照组，PSeD组，PSeD/rBMSCs组，PSeD/rBMSCs/BD2组，修复面积依次递增。
具体实施方式
[0025]本专利技术专利技术人经过大量研究发现，抗菌肽beta defensin2(BD2)不仅在抗菌方面发挥巨大的作用，还可以作为生长因子促进成骨，从而提供了抗菌肽BD2的新用途，在此基础上完成了本专利技术。
[0026]本专利技术第一方面提供抗菌肽BD2在制备药物或制剂中的用途，所述药物或制剂可以用于：
[0027]1)促进成骨；和/或，
[0028]2)调控成骨相关基因；和/或，
[0029]3)调控碱性磷酸酶活性；和/或，(ALP酶活)
[0030]4)调控成骨细胞体外矿化；和/或，(ARS染色)
[0031]5)骨髓间充质干细胞成骨分化。
[0032]哺乳动物中发现的抗菌肽分为防御素和阴极诱导素两种，本专利技术中所涉及的抗菌肽beta defensin2(BD2，Defb2，ID:641631)，是当身体遇到物理或化学刺激和细菌感染时上皮细胞和白细胞分泌的一种小分子抗菌肽。本专利技术中，所述抗菌肽可以作为单一有效成分，用于制备上述药物，也可以与其他药效组分联合，进行药物的制备。
[0033]本专利技术中，抗菌肽BD2可以用于调控成骨相关基因，所述成骨相关基因通常指与骨发育过程相关的一些基因，具体可以是例如Col1(I型胶原蛋白，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.抗菌肽BD2在制备药物或制剂中的用途，所述药物或制剂用于：1)促进成骨；和/或，2)调控成骨相关基因；和/或，3)调控碱性磷酸酶活性；和/或，4)调控成骨细胞矿化；和/或，5)调控骨髓间充质干细胞成骨分化。2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，抗菌肽BD2为单一药效成分。3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述成骨相关基因选自Col1、Runx2、Opn、Ocn。4.一种复合支架材料，包括多孔支架本体，所述多孔支架本体上负载有抗菌肽BD2。5.如权利要求4所述的复合支架材料，其特征在于，所述多孔支架本体压缩模量为19.16～20.84kPa。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书一页说明书一二页序列表二页附图四页，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：