一种重组胶原蛋白-壳聚糖-PEG-羟基磷灰石骨修复支架材料、制备方法和应用技术

本发明专利技术属于骨组织工程技术领域，具体涉及一种重组胶原蛋白

【技术实现步骤摘要】
一种重组胶原蛋白
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壳聚糖
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PEG
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羟基磷灰石骨修复支架材料、制备方法和应用


[0001]本专利技术属于骨组织工程
，具体涉及一种重组胶原蛋白
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壳聚糖
‑
PEG
‑
羟基磷灰石骨修复支架材料、其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]颅骨缺损的诱因包括骨骼异常等先天性缺陷以及肿瘤、脑颌面手术等后天性损伤，常常伴随严重的并发症，包括颅骨缺损综合征、脑积水、偏瘫等。临床上治疗颅骨缺损的方法主要包括自体骨移植、异体/异种骨移植以及人工骨替代材料等。自体移植骨取自患者自身的骨组织，会给患者带来二次创伤，引发供体部位的炎症；异体骨移植有传播疾病和免疫反应的潜在风险，并且来源有限。金属合金支架材料缺乏生物活性，不可降解，必须通过手术取出；生物陶瓷则存在脆性高，降解慢等问题。骨组织工程仿生支架材料具有良好的生物相容性、生物降解性等优点，因此在颅骨缺损治疗中备受关注。
[0003]骨骼是由胶原蛋白纤维形成的网状支架和均匀附着在支架上的纳米羟基磷灰石形成的具有良好微观形貌和机械性能的有机
‑
无机复合物。因此，制备三维支架材料和纳米羟基磷灰石的复合物，一直是仿生人工骨的重要途径之一。例如，中国专利CN111097068A公开了一种仿生的羟基磷灰石粉体/明胶/海藻酸钠复合3D打印支架及其制备方法，中国专利CN108478880A公开了一种纳米羟基磷灰石/壳聚糖多孔复合支架材料及其仿生透析矿化制备方法与应用，均制备得到了三维支架，上述制备方法中，是将纳米羟基磷灰石和其他材料混合后打印得到的，存在结构松散、机械强度差、降解过快等问题。
[0004]针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种重组胶原蛋白
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壳聚糖
‑
PEG
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羟基磷灰石骨修复支架材料、制备方法和应用，所述骨修复支架材料是由重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG和纳米羟基磷灰石制备得到，其在纵向呈层状结构，在横向呈相互连通的孔状结构；所述重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG通过定向冷冻的方法制备形成有序的重组胶原蛋白
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壳聚糖
‑
PEG三维支架CCP；所述纳米羟基磷灰石通过特殊的矿化工艺，均匀沉积在CCP支架的内部和表面；本专利技术所述骨修复支架材料很好的仿生天然骨骼的结构和组成，具有良好的网状结构和机械强度；所述骨修复支架材料具有良好的生物相容性和细胞活性，能显著促进BMSCs细胞的增殖、粘附和分化，能促进BMSC细胞成骨相关基因的表达；所述骨修复支架材料对临界尺寸的骨缺损具有显著修复效果，具有良好的成骨诱导作用，又具有骨传导性，可以在没有骨膜和生长因子的情况下可以引导骨组织再生；本专利技术所述骨修复支架材料为严重骨缺损提供了一种新的有潜力的治疗方法，在人工骨、人工软骨、生物支架等领域有广泛应用。

技术实现思路

[0005]具体包括以下内容：
[0006]本专利技术的首要目的是提供一种重组胶原蛋白
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壳聚糖
‑
PEG
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羟基磷灰石骨修复支
架材料，所述的骨修复支架材料通过以下方法制备：
[0007](1)按比例配置含有重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG的混合溶液，真空脱气，4℃静置；
[0008](2)步骤(1)得到的混合溶液置于聚四氟乙烯模具中，模具下端封闭，放置在液氮上，冷冻混合溶液，脱模，真空冷冻干燥；
[0009](3)将步骤(2)得到的材料浸入含有EDC
‑
NHS的乙醇溶液中交联，洗涤，冷冻干燥，得到三维支架CCP；
[0010](4)步骤(3)得到的三维支架CCP矿化1
‑
40天得到骨修复支架材料；
[0011]步骤(4)所述的矿化方法为：将步骤(3)得到的三维支架CCP放置在连有两根硅胶管的密闭容器中，矿化溶液通过硅胶管流入和流出；利用泵促进矿化溶液流动。
[0012]优选的，步骤(4)所述的矿化溶液为SBF溶液、或Ca
2+
和PBS混合溶液、或Ca
2+
和PO
43
‑
混合溶液。
[0013]优选的，步骤(4)所述的矿化时间是14
‑
40天。
[0014]优选的，所述的骨修复支架材料纵向呈层状结构，在横向呈相互连通的孔状结构。
[0015]优选的，步骤(1)所述的混合溶液由0.1
‑
5wt％重组胶原蛋白、0.1
‑
5wt％壳聚糖和0.1
‑
5wt％聚乙二醇反应得到。
[0016]优选的，步骤(2)中采用金属铜板封闭模具，单向冷冻溶液。
[0017]优选的，步骤(3)中所述的含有EDC
‑
NHS的乙醇溶液为含有0.01
‑
10mol/LEDC和0.0025
‑
2.5mol/LNHS的50
‑
100％的乙醇溶液。
[0018]本专利技术的第二目的是提供所述的骨修复支架材料在骨组织再生中的应用。
[0019]本专利技术的第三目的是提供所述的骨修复支架材料用于制备人工骨修复材料中的应用。
[0020]本专利技术的第四目的是提供所述的骨修复支架材料作为或制备如下一种或多种的骨缺损填充材料中的应用：颌面外科手术的骨缺损、牙科手术的骨缺损、颅骨缺损、四肢各类闭合性骨折骨缺损和脊椎骨缺损。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022](1)本专利技术提供了一种重组胶原蛋白
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壳聚糖
‑
PEG
‑
羟基磷灰石骨修复支架材料，由重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG和纳米羟基磷灰石制备得到，其在纵向呈层状结构，在横向呈相互连通的孔状结构；所述纳米羟基磷灰石通过特殊的原位矿化工艺，均匀沉积在CCP支架的内部和表面；所述骨修复支架材料很好的仿生天然骨骼的结构和组成，具有良好的网状结构和机械强度；
[0023](2)所述骨修复支架材料具有良好的生物相容性和细胞活性，能显著促进BMSCs细胞的增殖和粘附；RT
‑
qPCR结果表明，成骨分化标记基因在骨修复支架材料中高表达，所述骨修复支架材料在体外具有优异的骨诱导作用；
[0024](3)所述骨修复支架材料对临界尺寸的骨缺损具有显著修复效果，MRI，Micro
‑
CT和组织染色结果表明，所述骨修复支架材料具有良好的成骨诱导作用和骨传导性；组织染色结果表明，所述骨修复支架材料可被生物降解，能够诱导新骨的形成，并促进骨组织再生；
[0025](4)本专利技术提供了一种骨修复支架材料，为严重骨缺损提供了一种新的有潜力的治疗方法，在人工骨、人工软骨、生物支架等领域有广泛应用。
附图说明
[0026]图1重组胶原蛋白
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重组胶原蛋白
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壳聚糖
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PEG
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羟基磷灰石骨修复支架材料，其特征在于，所述的骨修复支架材料通过以下方法制备：(1)按比例配置含有重组胶原蛋白、壳聚糖、PEG的混合溶液，真空脱气，4℃静置；(2)步骤(1)得到的混合溶液置于聚四氟乙烯模具中，模具下端封闭，放置在液氮上，冷冻混合溶液，脱模，真空冷冻干燥；(3)将步骤(2)得到的材料浸入含有EDC
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NHS的乙醇溶液中交联，洗涤，冷冻干燥，得到重组胶原蛋白
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壳聚糖
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PEG三维支架；(4)步骤(3)得到的三维支架矿化1
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40天得到骨修复支架材料；步骤(4)所述的矿化方法为：将步骤(3)得到的三维支架CCP放置在带有两根硅胶管的密闭容器中，矿化溶液通过硅胶管流入和流出；利用泵促进矿化溶液流动。2.如权利要求1所述的骨修复支架材料，其特征在于，步骤(4)所述的矿化溶液为SBF溶液、或Ca
2+
和PBS混合溶液、或Ca
2+
和PO
43
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混合溶液。3.如权利要求1所述的骨修复支架材料，其特征在于，步骤(4)所述的矿化时间是14
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40...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建喜，何会霞，刘鹏，
申请(专利权)人：兰州生物技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：