一种复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜及其制备方法和应用，该人工骨膜采用聚乙烯醇/羧甲基纤维素钠作为凝胶基底材料，通过添加丝素蛋白和脱细胞骨膜基质水凝胶，形成结构均一的凝胶薄膜材料。本发明专利技术制备的人工骨膜接近天然骨膜物理和生物特性，具有较好的生物相容性，还为细胞提供类似于细胞外基质的高度水化的3D网络结构和粗糙表面，有利于细胞的粘附和生长，利于成骨细胞和骨原细胞的增殖和分化，进而可以促进新骨的形成，在力学上还有着骨膜相似的性能，还具有良好的抗溶血和抗凝血作用，这是一种非常有潜力的柔软组织修复的理想材料，在骨组织工程领域具有十分广泛的应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及组织工程材料
，特别的涉及一种复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]骨缺损是骨科临床的常见疾病，可由创伤、感染及肿瘤等多种因素引起，是骨科治疗的难题之一。当前此领域的研究多聚焦于骨替换材料的改进、良好种子细胞的选择及相应复合技术的开发。临床常用的治疗方法是骨移植，即利用骨支架填充骨缺损，并诱导骨再生。但骨支架植入后，其修复过程基本是一种被动的连接和填充过程，缺少对缺损环境的主动感知。部分支架虽辅以外源性细胞因子，能够起到一定的促进血管新生及骨再生的作用，但仍旧难以模拟体内骨重建过程，因而没有获得令人满意的治疗效果。
[0003]骨膜是一层覆盖于骨外表面的一层薄组织膜，将70～80％的血供输送到骨皮质，提供成骨细胞、前体细胞和骨膜干细胞，在骨形成和再生中发挥着重要作用。骨膜可以通过多种生物过程促进愈合，如细胞增殖和分化，或通过旁分泌信号，这些信号可以招募和激活宿主的骨祖细胞。因此，骨膜是骨骼的重要组成部分，具有强大的成骨潜能及隔离功能。已有研究报道，骨膜移植能够成功修复不同大小，特别是大段骨组织缺损。与单纯骨支架移植相比，骨膜的移植能够在缺损部位富集更多的骨修复细胞，能够诱导形成天然的骨结构和合适的血管网络，从而引导骨组织再生。同时，骨膜可在缺损局部形成屏障结构，减少感染和异位骨化的发生，为损伤的修复提供良好的局部微环境。但自体骨膜供体少且存在供区坏死等问题，异体骨膜易发生免疫排斥并且具有潜在的疾病传播风险。如果人造骨膜可以发挥与天然骨膜相似的功能，将有助于修复大段骨缺损。人工骨膜在体内具有良好的防止疤痕组织增生，促进血管再生的能力，能够通过外源
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内源相结合的途径模拟骨膜的发育过程完成骨膜的修复，并通过骨膜固有的成骨机制来使骨缺损快速而均匀的修复。因而，有必要在体外制备能够模拟天然骨膜的结构与功能的人工骨膜，并且具有良好的发展前景。
[0004]如专利技术专利CN104096268A提供一种矿化胶原人工骨膜，该人工骨膜使用纳米钙磷盐与胶原纤维有序排列的矿化胶原制成，具有与天然骨膜一致的物质组成和微观及宏观结构。但矿化胶原蛋白膜存在机械性能差，湿润后力学性质会显著改变的问题，从而导致手术期溃散的风险及降解速率过快等不利影响。专利技术专利CN111569149A提供了一种共组装人工骨膜及其制备方法，所述共组装人工骨膜包括：由胶原蛋白介导的掺硅羟基磷灰石溶胶和丝素蛋白共组装制备得到的丝素蛋白/掺硅羟基磷灰石/胶原蛋白共组装人工骨膜；和/或：由丝素蛋白介导的掺硅羟基磷灰石溶胶和胶原蛋白共组装制备得到的胶原蛋白/掺硅羟基磷灰石/丝素蛋白共组装人工骨膜，但颗粒状羟基磷灰石存在难以塑形，骨膜下易游走，这影响了骨膜材料的修复效果；同时，羟基磷灰石脆性大，受力易破碎。且现有的人工骨膜在抗溶血性和抗凝血性远低于天然骨膜，限制其在实际临床上的应用。
[0005]因此，如何制备一种机械性能相匹配、具备良好的生物相容性、抗溶血性和抗凝血性的人工骨膜，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的在于提供了一种复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜及其制备方法和应用，解决现有人工骨膜与天然骨膜的杨氏模量不匹配、生物相容性低，以及植入材料可引起的溶血和凝血等问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜，所述人工骨膜以聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠共混的水凝胶形成的薄膜材料作为基体，所述的水凝胶中交联有丝素蛋白，且所述水凝胶中还均匀分散有脱细胞骨膜基质。羧甲基纤维素钠(Carboxymethylcellulose,CMC)是一种通过天然的纤维素通过化学改性后得到的较好水溶性的纤维素醚，它具有保水性能好、成膜后形状稳定、分散均匀的特点。天然骨膜经过处理后有效去除了骨膜组织中的细胞成分，消除了异种组织的免疫原性，保留了骨膜细胞外基质的活性成分，为骨修复提供良好的微环境。丝素蛋白相对于自体骨的主要成分胶原来说，拥有与胶原相似的促细胞粘附、铺展、生长和分化的作用。
[0008]作为优选的，所述人工骨膜的厚度为20μm～1000μm，孔隙率为30％～80％。
[0009]作为优选的，所述丝素蛋白、脱细胞骨膜基质、聚乙烯醇、羧甲基纤维钠的质量比为1～3:1～5:1～5:1～3。
[0010]作为优选的，所述丝素蛋白采用以下步骤制得：选取中等级蚕茧，粉碎清洗，然后加入碳酸钠溶液沸煮2～3h后，37℃烘干，再加入氯化钙、无水乙醇和水组成的混合盐液，水浴加热至丝素全部溶解，过滤取上清，再经透析、离心和冷冻干燥，即得到丝素蛋白。
[0011]作为优选的，所述蚕茧与碳酸钠溶液的质量体积比为1g:20mL～30mL。
[0012]作为优选的，所述混合盐液中氯化钙、无水乙醇和水的摩尔比为1:2:6～10。
[0013]本专利技术的另一个目的，还在于提供了一种上述复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜的制备方法，包括以下步骤：
[0014]1)将聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠混匀得到聚乙烯醇
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羧甲基纤维素钠溶液；
[0015]2)将丝素蛋白溶液溶于脱细胞骨膜基质溶液中，然后加入步骤1)得到的聚乙烯醇
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羧甲基纤维素溶液中，再加入交联剂，混合均匀得到复合凝胶体系；
[0016]3)将步骤2)得到的复合凝胶体系注入自制模具中，经冷冻干燥后，即得到所述人工骨膜。
[0017]作为优选的，所述交联剂为25wt％戊二醛或5wt％京尼平。
[0018]本专利技术的另一个目的在于，还提供了上述人工骨膜或上述方法制备的人工骨膜在骨组织再生修复中的应用。
[0019]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0020]1、本专利技术提供的人工骨膜采用聚乙烯醇/羧甲基纤维素钠作为凝胶基底材料，通过添加丝素蛋白和脱细胞骨膜基质水凝胶，形成结构均一的凝胶薄膜材料。本专利技术通过向聚乙烯醇中掺入羧甲基纤维素钠改善了聚乙烯醇薄膜的物理特性，使得该基底薄膜组装的人工骨膜具有良好的力学性能、保水性能好、成膜后形状稳定、分散均匀的优点。丝素蛋白和脱细胞骨膜基质是天然的生物材料，具有良好的生物相容性，其可以为成骨细胞和骨原细胞提供了良好的生物微环境，利于成骨细胞和骨原细胞的增殖和分化，进而促进新生骨的形成。
[0021]2、本专利技术制备的复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜是以聚乙烯醇和羧甲基纤维素
钠共混凝胶形成的薄膜材料作为基体，进一步通过交联剂将丝素蛋白交联到聚乙烯醇/羧甲基纤维素钠水凝胶中，然后将脱细胞骨膜基质混匀到已获得的水凝胶溶液中，经冷冻干燥处理后得到。该丝素蛋白/骨膜基质/聚乙烯醇
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羧甲基纤维素钠人工骨膜无抗原性，具有较好的生物相容性。还为细胞提供类似于细胞外基质的高度水化的3D网络结构和粗糙表面，有利于细胞的粘附和生长，利于成骨细胞和骨原细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜，其特征在于，所述人工骨膜以聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠共混的水凝胶形成的薄膜材料作为基体，所述的水凝胶中交联有丝素蛋白，且所述水凝胶中还均匀分散有脱细胞骨膜基质。2.根据权利要求1所述复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜，其特征在于，所述人工骨膜的厚度为20μm～1000μm，孔隙率为30％～80％。3.根据权利要求1所述复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜，其特征在于，所述丝素蛋白、脱细胞骨膜基质、聚乙烯醇和羧甲基纤维钠的质量比为1～3:1～5:1～5:1～3。4.根据权利要求1所述复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜，其特征在于，所述丝素蛋白采用以下步骤制得：选取中等级蚕茧，粉碎清洗，然后加入碳酸钠溶液沸煮2～3h后，37℃烘干，再加入氯化钙、无水乙醇和水组成的混合盐液，水浴加热至丝素全部溶解，过滤取上清，再经透析、离心和冷冻干燥，即得到丝素蛋白。5.根据权利要求4所述复合脱细胞骨膜基质的人工骨膜，其特征在于，所述蚕茧与碳酸钠溶液的质量体积比为1g:20mL～30mL。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国宝，陆唐芳，董刚立，王靳松，夏斌，王富平，陈忠敏，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
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