一种组织工程生物支架的制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种组织工程生物支架的制备方法及其用途，属于生物医药技术领域。包括生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质；生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质构建成复合支架。复合支架既具有脱细胞软骨细胞外基质支架的优势，同时又克服了单纯脱细胞软骨支架的一些缺点，增加了支架的生物活性，同时也增加了支架的力学特性，可以使支架更好的促进软骨和骨软骨的再生修复。本发明专利技术利用脱细胞软骨细胞外基质可冻干成型并可以进行化学交联的特性，克服了生物活性玻璃纳米球作为颗粒型产品不易成型的缺点，充分利用了生物活性玻璃纳米球高比表面积，可溶解性以及离子缓释特性等优点，提供了一种良好的组织工程生物支架。架。架。

【技术实现步骤摘要】
一种组织工程生物支架的制备方法及其用途


[0001]本专利技术涉及一种组织工程生物支架的制备方法及其用途，属于生物医药


技术介绍

[0002]软骨损伤后往往会伴随着软骨下骨的改变，并且会进一步导致骨关节炎的发生、发展。而软骨本身由于缺少血运，损伤后难以自我修复，一直以来都是难以解决的临床难题。近年来，随着再生医学技术的发展，组织工程软骨修复技术给软骨的损伤修复带来了新的希望，尤其是基于组织工程支架的软骨修复策略，正越来越成为软骨修复研究的热点。在前期研究工作中，利用脱细胞软骨细胞外基质构建了软骨趋向支架(中国专利，申请号CN200810057373.7，CN200510073008.1)，不仅具有良好的三维孔隙结构，优异的生物相容性，同时具有纵向趋向的仿生结构。正常软骨的细胞外基质是软骨细胞生长代谢的天然微环境，有利于软骨损伤后的再生修复；而脱细胞过程需要采用物理化学甚至酶的方法，脱细胞过程中难以避免会导致天然细胞外基质中大量活性成分的丢失。另外，软骨再生最优的微环境是软骨发育的微环境，因此，脱细胞软骨细胞外基质支架需要进一步的功能化以达到最优的有利于软骨发育的微环境。
[0003]生物活性玻璃是一种具有特殊组成，并且可降解的、具有良好生物活性的组织修复材料，因其可溶解性以及成分结构的可调控性，可以作为一种良好的离子缓释载体。尤其是对于利用溶胶凝胶法制备的生物活性玻璃纳米微球，与传统的生物玻璃相比具有更高的比表面积、生物活性和降解率，尤其是可通过金属元素的掺杂，构建具有多重离子缓释功能的纳米球，其释放的不同离子，如硅(Si)、钙(Ca)等离子，能够在基因水平上调节间充质干细胞的增殖、分化以及代谢等生物活动，有利于组织的再生修复，并且动物体内实验表明，生物活性玻璃不会导致体内的毒性，也不会产生免疫或炎症反应。但是生物活性玻璃纳米球均为颗粒型产品，其组分均存在析晶趋势，很难通过烧结法制备具有三维网状结构的组织工程支架，并且单纯的生物玻璃组分中SiO2含量高，生物活性偏低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为解决如何获得一种性能更优的脱细胞软骨基质支架的技术问题。
[0005]为达到解决上述问题的目的，本专利技术所采取的技术方案是提供一种组织工程生物支架，包括生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质；生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质构建成复合支架。
[0006]本专利技术提供一种组织工程生物支架的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：利用溶胶凝胶法制备生物活性玻璃纳米球，将一定量的蒸馏水和无水乙醇混合，加入氨水调节PH至碱性；加入正硅酸乙酯，快速搅拌，反应30分钟；加入四水硝酸钙，反应4小时；8000转/分钟，离心10分钟，收集反应产物，然后分离，用去离子水和无水乙醇洗
涤2次；50℃烘箱过夜烘干，然后700℃马弗炉中烧结，研磨后得到普通生物玻璃纳米球；
[0008]步骤2：利用物理粉碎差速离心法制备脱细胞软骨细胞外基质凝胶；取新鲜软骨片若干，无菌蒸馏水洗净后，反复冻融；将冻融若干次的软骨片物理粉碎，直至打成浆料；
[0009]步骤3：将软骨匀浆进行差速离心，首先2000转/分钟，离心5分钟，去掉沉淀；然后6000转/分钟，离心5分钟，去除沉淀，最后10000转/分钟，离心30分钟，去掉上清，下层即为脱细胞软骨细胞外基质凝胶；
[0010]步骤4：将2000转/分钟离心后的沉淀进行收集，再次用粉碎机进行物理粉碎匀浆；重复步骤3，获取脱细胞软骨细胞外基质凝胶；将获取的脱细胞软骨细胞外基质凝胶冻干后粉碎，获取脱细胞软骨细胞外基质颗粒；
[0011]步骤5：生物活性玻璃纳米球复合脱细胞软骨细胞外基质构建复合支架；取适量生物活性玻璃纳米球与脱细胞软骨细胞外基质颗粒混合，质量比为1
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100/300，振荡，以使二者混合充分、均匀；将混合后的生物活性玻璃纳米球与脱细胞软骨细胞外基质中加入无菌蒸馏水，配置成3
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10％左右的混悬液，超声振荡；充分混匀后冷冻干燥，获取海绵状支架；利用EDC/NHS对海绵状支架进行化学交联，交联后利用PBS缓冲液清洗；再次冷冻干燥后即为生物活性玻璃纳米球/脱细胞软骨细胞外基质复合支架。
[0012]优选地，所述步骤1中加入不同离子的化合物，以获得含有不同治疗性离子的生物活性玻璃纳米球。
[0013]优选地，所述步骤3中保持无菌操作。
[0014]本专利技术提供一种组织工程生物支架的用途，所述组织工程生物支架为生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质构建的复合支架。
[0015]本专利技术提供一种组织工程生物支架在骨关节损伤组织修复重建上的用途，所述组织工程生物支架为生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质构建的复合支架。
[0016]本专利技术提供一种组织工程生物支架在制备用于损伤组织修复重建的药物或医疗器械上的用途，所述组织工程生物支架为生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质构建的复合支架。
[0017]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0018]本专利技术将生物活性玻璃纳米微球与脱细胞软骨细胞外基质材料复合构建成一种有机无机杂合材料，并通过冷冻干燥等技术构建具有三维多孔结构的生物支架。提供了一种生物活性玻璃纳米微球复合脱细胞软骨基质构建组织工程软骨支架的制备方法及其用途。本专利技术所构建的生物活性玻璃纳米微球复合脱细胞软骨基质支架，既具有脱细胞软骨支架的各种特性，比如三维多孔结构，具有良好的生物相容性以及天然脱细胞软骨细胞外基质微环境，同时也具有生物活性玻璃纳米微球的优势，比如更高的比表面积，具有良好的生物活性，此外，生物活性玻璃在制备时可通过金属活性离子的掺杂构建具有多重治疗性离子释放体系的生物活性玻璃纳米球。通过生物活性玻璃纳米微球与脱细胞软骨细胞外基质材料复合构建的复合支架，兼具有二者的优势，同时又克服二者的劣势，可以作为一种更优的组织工程软骨、骨软骨修复支架。
[0019]本专利技术联合利用生物活性玻璃和脱细胞软骨细胞外基质构建的组织工程生物支架既具有脱细胞软骨细胞外基质支架的优势，比如良好的三维多孔结构，具有优异的生物相容性，可促进软骨再生修复的软骨细胞外基质微环境等，同时它又克服了单纯脱细胞软
骨支架的一些缺点，增加了支架的生物活性，同时也增加了支架的力学特性，可以使支架更好的促进软骨和骨软骨的再生修复。
[0020]本专利技术联合利用脱细胞软骨细胞外基质和生物活性玻璃纳米球构建复合生物支架，利用脱细胞软骨细胞外基质可冻干成型并可以进行化学交联的特性，克服了生物活性玻璃纳米球作为颗粒型产品不易成型的缺点，同时又充分利用了生物活性玻璃纳米球高比表面积，可溶解性以及离子缓释特性等优点，是一种良好的组织工程生物支架。
附图说明
[0021]图1显示为含镁生物活性玻璃纳米球的微观形貌及元素分析。
[0022]其中a图为含镁生物活性玻璃纳米球的扫描电镜图片；b图为含镁生物活性玻璃纳米球的透射电镜图片；c图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组织工程生物支架，其特征在于：包括生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质；生物活性玻璃纳米球和脱细胞软骨细胞外基质构建为复合支架。2.一种组织工程生物支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：利用溶胶凝胶法制备生物活性玻璃纳米球，将一定量的蒸馏水和无水乙醇混合，加入氨水调节PH至碱性；加入正硅酸乙酯，快速搅拌，反应30分钟；加入四水硝酸钙，反应4小时；8000转/分钟，离心10分钟，收集反应产物，然后分离，用去离子水和无水乙醇洗涤2次；50℃烘箱过夜烘干，然后700℃马弗炉中烧结，研磨后得到普通生物玻璃纳米球；步骤2：利用物理粉碎差速离心法制备脱细胞软骨细胞外基质凝胶；取新鲜软骨片若干，无菌蒸馏水洗净后，反复冻融；将冻融若干次的软骨片物理粉碎，直至打成浆料；步骤3：将软骨匀浆进行差速离心，首先2000转/分钟，离心5分钟，去掉沉淀；然后6000转/分钟，离心5分钟，去除沉淀，最后10000转/分钟，离心30分钟，去掉上清，下层即为脱细胞软骨细胞外基质凝胶；步骤4：将2000转/分钟离心后的沉淀进行收集，再次用粉碎机进行物理粉碎匀浆，重复步骤3，获取脱细胞软骨细胞外基质凝胶；将获取的脱细胞软骨细胞外基质凝胶冻干后粉碎，获取脱细胞软骨细胞外基质颗粒；步骤5：生物活性玻璃纳米球复合脱细胞软骨细胞外基质构建复合支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：王友，苑志国，吕卓诚，刘鑫，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属仁济医院，
类型：发明
国别省市：