缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法，它包括：选取生物可降解的PELA作为基本囊材；将rhBMP-7干粉与蒸馏水混合溶解形成内水相；将PELA与二氯甲烷有机溶剂混合均匀形成油相；将内水相加入油相中进行冰浴超声乳化形成初乳；将初乳加入到外水相中，搅拌除去有机溶剂，重复洗涤离心操作，真空冻干成初始微囊干粉储存；溶解液添加入初始微囊干粉混合均匀；将混合有BMP-2的初始微囊干粉进行冷冻干燥处理，形成最终微囊干粉；将最终微囊干粉置于模具中；将模具放入盛有二氯甲烷的密闭容器中，蒸汽密闭熏蒸直至干粉逐渐融合成具备一定孔隙率的粘弹性体；将粘弹性体晾干，让残留材料表面二氯甲烷充分挥发掉，即得到作为骨缺损的填充材料。

【技术实现步骤摘要】
缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法
本专利技术涉及一种微球支架骨修复材料的制备方法，具体来说，涉及一种能够模仿骨折自然愈合过程序贯释放两大成骨诱导活性因子，以期在安全剂量范围内最大限度地刺激诱导骨形成的缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法。
技术介绍
大块骨缺损仍是临床医生常需要面对的棘手问题。据统计，中国每年因各种原因造成骨缺损，功能障碍，需要骨移植的患者高达300万人，骨移植已成为需求量第二大的移植物，仅次于输血。近几十年来人工骨研究为解决这一难题提供了一条前景广阔的解决方案。由于可以人工合成，来源广泛，可塑形，不需要取自体骨造成取骨处出血，疼痛，骨缺损等并发症，也没有植异体骨带来的免疫排斥，病毒感染等风险，人工骨研究在近几十年来被予以了重点投入和关注。然而，虽然国际上各种骨替代材料种类繁多，各项研究也取得了一定的进展，并已有部分产品被批准制成商品用于临床治疗，但由于制备过程复杂，价格昂贵，单纯骨传导使成骨效果不确切，力学性能差，安全隐患等种种问题，使得人工骨一直难以在临床上广泛应用，可以完美替代人骨的人工合成骨移植材料仍有待于进一步研发。BMP-2及BMP-7是BMPs系列中研究最多被证实诱导成骨最有效的活性因子，研究表明骨折自然愈合过程中BMP-2在骨折后第一天就达到高峰，而BMP-7一般于2周后才得以表达。目前人工骨研发及临床应用中为了发挥BMPs的诱导成骨效能，常单用大剂量的BMP-2或BMP-7,其局部浓度可达正常浓度的数千倍，临床上高剂量的BMP使用已造成诸如局部软组织水肿，脊椎骨质溶解，脊神经根炎，异位骨化等并发症，于近几年已备受临床关注。同时，局部直接投放BMP，在体内易被蛋白酶降解或被体液溶解丢失，不光造成巨大浪费，也难以保证局部持久的有效浓度。故如能模仿骨折自然愈合进程中BMPs的释放特点，则能在安全剂量范围内最大限度地促进骨组织愈合。PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物（PELA），是将聚乙二醇（PEG）与丙交酯聚合而成的高分子聚合。PLA其具有良好生物可降解性，在人体内中间代谢产物为乳酸，最终代谢产物为CO2和H2O，对人体无毒、无刺激，不会在重要器官聚集。但同时PLA结构中含有的大量酯键,降低了PLA的水溶性，使其在亲水性蛋白质的缓释系统的应用上受到很大限制。把亲水PEG嵌段引入疏水的PLA链段中，通过改变亲水/疏水以及软/硬链段的比率，能大幅度改善材料的亲水性，高分子材料的粘附性，而且还可通过调节PLA和PEG二单体的比例得到不同降解融蚀速率的载体材料，可被制作成微球、微胶囊。一直以来，载药微囊作为控释载体大都作为支架或水凝胶组成成分之一。2007年AnaJaklenec等试验了全新的支架合成方法，将包封小牛血清蛋白（BSA）的PLGA微囊通过二氯甲烷密闭熏蒸法直接融合成支架并获得成功。该方法制备过程简单，可通过控制微囊大小及熏蒸时间来控制支架的孔隙率，体外细胞培养可让纤维母细胞顺利附着为其扩增提供支持。次年，AnaJaklenec等又用该法将包封IGF-I和TGF-β的两种PLGA微球熏蒸融合制成支架，利用不同微球释药曲线特性不同，制成能够双峰缓释两种活性因子微球支架，其缓释出的活性因子近检测均具备活性，这为组织工程软骨支架的制备提供了一条崭新的思路。然而，其进一步的生物学实验成果并未见报道。将包封活性因子的高分子聚合物微囊直接熏蒸融合制成微球支架，它最大的优点在于制备过程简单，一步到位，避免了以往复合支架制备过程中反复添加不同有机溶剂，化学稳定剂及交联剂等，而且不需要旋蒸，冻干，高温，高压等步骤，这样最大限度地避免了制备过程中对功能蛋白质的结构和活性产生的负面影响。同时，合成的支架具有一定的粘弹性，可以根据骨缺损的不同形态予以塑性，并且电子显微镜证实其有一定的孔隙率，适合细胞贴附及营养液的渗入。目前市场上批准销售的人工骨已有许多种产品，包括Osteoset-T(医用硫酸钙+4%妥布霉素)，CPC（可注射磷酸钙水泥），生物陶瓷人工骨等。这类骨移植材料大多为无机材料，脆性大，仅有部分骨传导能力强，无法缓释骨生长因子而产生强大的趋化诱导成骨作用。
技术实现思路
针对以上的不足，本专利技术提供了一种能够模仿骨折自然愈合过程序贯释放两大成骨诱导活性因子，以期在安全剂量范围内最大限度地刺激诱导骨形成的缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法，它包括：1）选取生物可降解的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物作为基本囊材；2）采用复乳-溶剂挥发法制备PELA/rhBMP-7初始载药微囊；3）制备表面粘附BMP-2，其内包封BMP-7的载药微囊；4）将最终微囊干粉融合成具备高孔隙率的支架。为了进一步实现本专利技术，所述三嵌段共聚物中高分子聚合物PEG分子量占总的聚合物分子量的10%～30%。为了进一步实现本专利技术，所述步骤2）操作具体包括：21）将rhBMP-7干粉与蒸馏水按照质量体积比为1ug:150～250ul的比例溶解，混合均匀，形成内水相；22）将PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物与二氯甲烷有机溶剂按照质量体积比60～80mg：1ml的比例混合均匀，形成油相；23）将步骤1）得到的内水相加入步骤2）得到的油相中进行冰浴超声乳化，形成初乳；24）将初乳加入到含0.5%聚乙烯醇的外水相中，以800rpm转速搅拌30分钟，除去有机溶剂，离心处理，蒸馏水洗涤再离心，重复上述洗涤离心操作三遍，收集固化的材料，真空冻干成初始微囊干粉，-20℃储存。为了进一步实现本专利技术，所述rhBMP-7干粉与蒸馏水质量体积比为1ug:200ul。为了进一步实现本专利技术，所述二氯甲烷有机溶剂中加入有乳化剂。为了进一步实现本专利技术，所述乳化剂为span-20，乳化剂在二氯甲烷有机溶剂中的浓度为0.5%。为了进一步实现本专利技术，所述步骤3）操作具体包括：31）将BMP-2与蒸馏水按照质量体积比1ug：300ul的比例混合溶解在一起；32）将BMP-2与蒸馏水的混合溶解液添加入初始微囊干粉，混合均匀；33）将混合有BMP-2的初始微囊干粉进行冷冻干燥处理，形成最终微囊干粉。为了进一步实现本专利技术，所述步骤4）操作具体包括：41）将最终微囊干粉置于长方形的模具中；42）将盛放有最终微囊干粉的模具放入盛有二氯甲烷的密闭容器中，用二氯甲烷的蒸汽密闭熏蒸，直至干粉逐渐融合成具备一定孔隙率的粘弹性体；43）将粘弹性体放在室温中晾干，让残留材料表面二氯甲烷充分挥发掉，得到可作为骨缺损的填充材料。本专利技术的有益效果：本专利技术的支架骨修复材料在体内能自行降解，无毒副作用，组织相容性好，无免疫原性；另外，本专利技术的支架骨修复材料具备粘弹性，能塑形，能完全填充各种形态的骨缺损；再有，本专利技术的支架骨修复材料制备简单，一步成形，无其他人工骨支架的交联剂及其它化学试剂残留，故将植入活体后副作用降到最低。附图说明图1为本专利技术的支架骨修复材料的加工工艺流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步阐述。本专利技术在既往自主研制出DL-乳酸/藻酸钙骨填充材料，DL-乳酸/羟基磷灰石复合材料，（nano-HA/PHBV-PEG）微球囊负载庆大霉素（GM）释药系统等成果的基础上，采用新的科学探索思维，运用改良微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法，其特征在于，它包括：1）选取生物可降解的PLA?PEG?PLA三嵌段共聚物作为基本囊材；2）采用复乳?溶剂挥发法制备PELA/rhBMP?7初始载药微囊；3）制备表面粘附BMP?2，其内包封BMP?7的载药微囊；4）将最终微囊干粉融合成具备高孔隙率的支架。

【技术特征摘要】
1.一种缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法，其特征在于，它包括：1)选取生物可降解的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物作为基本囊材；2)采用复乳-溶剂挥发法制备PELA/rhBMP-7初始载药微囊；3)利用初始载药微囊制备表面粘附BMP-2，其内包封BMP-7的载药微囊；4)将最终微囊干粉融合成具备高孔隙率的支架，所述步骤2)操作具体包括：21)将rhBMP-7干粉与蒸馏水按照质量体积比为1ug:150～250ul的比例溶解，混合均匀，形成内水相；22)将PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物与二氯甲烷有机溶剂按照质量体积比60～80mg：1ml的比例混合均匀，形成油相；23)将步骤1)得到的内水相加入步骤2)得到的油相中进行冰浴超声乳化，形成初乳；24)将初乳加入聚乙烯醇的浓度为0.5％的外水相中，以800rpm转速搅拌30分钟，除去有机溶剂，离心处理，蒸馏水洗涤再离心，重复上述洗涤离心操作三遍，收集固化的材料，真空冻干成初始微囊干粉，-20℃储存。2.根据权利要求1所述的缓释活性因子PELA微球支架骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述三嵌段共聚物中高分子聚合物PEG分子量占总的聚合物分子量的10％～30％。3.根据权利要求1所述的缓释活性因子PELA微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李夏林，靳安民，闵少雄，
申请(专利权)人：李夏林，闵少雄，
类型：发明
国别省市：