一种丝素蛋白基仿生骨膜-骨移植物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物医用材料领域的技术，具体涉及一种丝素蛋白基仿生骨膜

【技术实现步骤摘要】
一种丝素蛋白基仿生骨膜
‑
骨移植物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医用材料领域的技术，具体涉及一种丝素蛋白基仿生骨膜
‑
骨移植物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]外伤、骨肿瘤切除、先天性的遗传疾病等引起的大节段性骨缺损难以自我愈合，需临床干预。但是传统的修复方法由于移植物数量有限、供体部位受损、免疫排斥反应等原因，其应用受到诸多限制。随着组织工程的快速发展，组织工程骨移植物显示出良好的应用前景。但目前一些骨移植物仍存在血管化不足、成骨活性不足的问题。
[0003]骨膜是成骨相关细胞的天然来源，对成骨十分重要。利用组织工程制备人工骨膜有助于修复大面积骨缺损。传统的由组织来源的材料或细胞片制成的人工骨膜存在诸多缺陷，如制造过程复杂、成本高、降解较快和难以储存。目前，临床上使用的骨膜材料大多是进口的胶原蛋白膜，不仅售价高，而且体内降解速度快，操作时容易破损，容易产生免疫反应，并且缺乏骨膜的生物学功能(如成骨和血管生成)。为了增强人工骨膜的成骨和成血管功能，许多研究直接添加生物活性物质(如生长因子)，但往往存在释放失控等缺陷。
[0004]因此，构建能模拟天然骨膜的纤维状微观结构、能够持续提供生长因子并具有成骨和血管生成等生物学功能的人工骨膜至关重要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种丝素蛋白基仿生骨膜
‑
骨移植物，包括丝素蛋白管状支架和覆盖于所述丝素蛋白管状支架的外表面的仿生骨膜生发层；
[0006]所述丝素蛋白管状支架通过冷冻干燥得到；
[0007]所述仿生骨膜生发层包括丝素蛋白静电纺丝膜，以及负载在所述丝素蛋白静电纺丝膜上的骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞。
[0008]优选的，所述骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞的密度均为1
×
104‑3×
104个/cm2。
[0009]优选的，所述骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞的个数比为1：1
‑
2。
[0010]优选的，所述仿生骨膜生发层的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)利用纺丝液进行静电纺丝，得到所述丝素蛋白静电纺丝膜；所述纺丝液由丝素蛋白溶解于六氟异丙醇得到；
[0012](2)在所述丝素蛋白静电纺丝膜上培养所述骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞，得到所述仿生骨膜生发层。
[0013]进一步地，所述步骤(1)中，纺丝液中丝素蛋白的浓度为5
‑
15wt％。
[0014]进一步地，所述步骤(1)中，纺丝的电压为10
‑
14kV，流速为0.1
‑
0.3mL
·
h
‑1。
[0015]进一步地，所述步骤(2)中，培养的条件为，温度37℃，CO2的体积浓度4
‑
6％，培养时间为7天。
[0016]具体的，所述步骤(2)中，培养的方法为：在37℃和5％的二氧化碳条件下，将骨髓
间充质干细胞和内皮祖细胞按1：1的比例接种，密度为2
×
104个/cm2。细胞在培养基(α培养基：EGM
‑
2培养基为1：1的混合培养基)中培养，每两天更换新的培养基。
[0017]优选的，所述丝素蛋白管状支架的制备方法，包括如下步骤：
[0018]S1：将丝素蛋白水溶液加入管状模具后进行冷冻干燥，得到丝素蛋白固体；
[0019]S2：将所述丝素蛋白固体置于甲醇溶液中，反应，得到所述丝素蛋白管状支架。
[0020]进一步地，所述丝素蛋白水溶液的浓度为5
‑
15wt％。
[0021]进一步地，所述甲醇溶液的浓度90wt％。
[0022]具体的，所述丝素蛋白管状支架的制备方法为：配制浓度为10％的SF溶液，放入定制的管状硅胶模具中。该模具的尺寸根据兔桡骨尺寸及缺损造模长度定制(长1.5cm，外径0.5cm，内径0.4cm)。为了诱导形成具有取向、连通孔结构的SF支架，在模具上方倒入液氮，而后放入
‑
80℃地冰箱冷冻过夜。将其放入冷冻干燥机中干燥3天。从硅胶模具中小心取出制备好的支架，并将其置于浓度为90％的甲醇溶液中进行β折叠。进一步地，所述丝素蛋白溶液的浓度为5
‑
15wt％。
[0023]本专利技术还提供一种上述的丝素蛋白基仿生骨膜
‑
骨移植物的制备方法，包括如下步骤：将所述丝素蛋白静电纺丝膜上培养骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞后，覆盖于所述丝素蛋白管状支架上，得到所述丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物。
[0024]本专利技术还提供上述丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物在修复长段骨缺损支架中的应用。本专利技术提供的丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物，该丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物包括丝素蛋白(silk fibroin，SF)静电纺丝膜、骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell，BMSC)、内皮祖细胞(endothelial progenitor cell，EPC)及取向连通孔隙结构的丝素蛋白管状支架，发挥促血管化和促成骨的作用，为节段性骨缺损的修复提供一种新材料和新思路。
[0025]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0026](1)通过静电纺丝技术可将SF制备成具有与天然骨膜生发层类似微观结构的SF静电纺丝膜可为细胞生长提供支持并阻止软组织的侵入。将BMSC和EPC在SF静电纺丝膜上共培养组成仿生骨膜生发层，通过细胞间的相互作用调控生物活性物质分泌，具有促成骨和血管生成的潜能。避免了直接添加生物活性物质产生的释放失控、血肿等副作用。
[0027](2)采用定向冻干法制备了具有取向、连通孔隙的SF管状支架来仿生长骨。具有取向、连通孔隙的SF管状支架不仅起到支撑仿生骨膜生发层的作用，其上的连通孔隙还可以提升气体/营养物质的流通和连接上下骨，从而加快骨缺损修复。
[0028](3)与临床现有的膜诱导技术相比，该SF基仿生骨膜
‑
骨移植物，避免了二次手术和高感染风险的问题，可作为优异的长段骨缺损修复材料用于骨组织工程，具有很好的临床意义。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例1中SF静电纺丝膜的SEM图；
[0030]图2为本专利技术实施例2中SF静电纺丝膜的生物相容性实验；
[0031]图3为本专利技术实施例2中载有不同比例BMSC/EPC的SF静电纺丝膜的成骨性能图；
[0032]图4为本专利技术实施例2中载有不同比例BMSC/EPC的SF静电纺丝膜的成血管性能图；
[0033]图5为本专利技术实施例3中具有取向、连通孔隙的SF管状支架的大体图及SEM图；
[0034]图6是本专利技术实施例3中SF骨膜－骨替代物的横截面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物，其特征在于，包括丝素蛋白管状支架和覆盖于所述丝素蛋白管状支架的外表面的仿生骨膜生发层；所述丝素蛋白管状支架通过冷冻干燥得到；所述仿生骨膜生发层包括丝素蛋白静电纺丝膜，以及负载在所述丝素蛋白静电纺丝膜上的骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞。2.如权利要求1所述的丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物，其特征在于，所述骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞的密度均为1
×
104‑3×
104个/cm2，个数比为1：1
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2。3.如权利要求1所述丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物，其特征在于，所述仿生骨膜生发层的制备方法，包括以下步骤：(1)利用纺丝液进行静电纺丝，得到所述丝素蛋白静电纺丝膜；所述纺丝液由丝素蛋白溶解于六氟异丙醇得到；(2)在所述丝素蛋白静电纺丝膜上培养所述骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞，得到所述仿生骨膜生发层。4.如权利要求3所述的丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物，其特征在于，所述步骤(1)中，纺丝液中丝素蛋白的浓度为5
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15wt％。5.如权利要求3所述的丝素蛋白基仿生骨膜
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骨移植物，其特征在于，所述步骤(1)中，纺丝的电压为10
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14kV...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，于丽丽，韩凤选，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：