本發(fā)明屬于醫(yī)藥，具體涉及一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來，骨損傷的發(fā)病率不斷上升，導(dǎo)致對于骨修復(fù)的需求不斷增加。骨修復(fù)過程主要有三個(gè)交叉階段：炎癥階段、骨形成階段和骨重塑階段。骨移植是目前公認(rèn)的治療骨缺損的方法，然而自體骨的來源有限且容易產(chǎn)生免疫反應(yīng)。隨著仿生學(xué)的發(fā)展，模仿天然組織的結(jié)構(gòu)、力學(xué)和生物學(xué)特性的仿生骨支架引起了廣泛的關(guān)注。水凝膠是一種具有前景的材料，它具有與細(xì)胞外基質(zhì)相似的多孔三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，便于進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)的交換，同時(shí)具有一定機(jī)械性能，對于缺損部位起到填充與支撐的作用。

2、天然骨的成分主要由嵌入纖維間隙的ⅰ型膠原纖維(有機(jī)部分)和羥基磷灰石(無機(jī)部分)組成。羥基磷灰石位于膠原纖維的間隙，在骨組織中的含量約為69％，參與體內(nèi)代謝，具有骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)特性。細(xì)菌纖維素作為一種天然多糖，具有良好的生物相容性、一定的機(jī)械強(qiáng)度和可降解性在骨組織工程中受到廣泛關(guān)注。ⅰ型膠原蛋白可以誘導(dǎo)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞系分化，實(shí)現(xiàn)對骨組織的再生與修復(fù)，然而多為動(dòng)物來源，具有高免疫原性。而重組ⅰ型人源化膠原蛋白與人ⅰ型膠原氨基酸序列同源性100％，解決了動(dòng)物源性膠原蛋白免疫原性的問題。

3、將無機(jī)成分與有機(jī)支架相結(jié)合，采用仿生礦化的方法，礦物離子在誘導(dǎo)下進(jìn)入膠原間隙，并沉積在纖維表面，實(shí)現(xiàn)纖維內(nèi)礦化。本發(fā)明設(shè)計(jì)反溶劑誘導(dǎo)及順序浸漬的仿生礦化方法，實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素、重組ⅰ型人源化膠原蛋白和羥基磷灰石的結(jié)合，從而制備具有成骨作用的礦化水凝膠用于骨缺損的治療。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是提供一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠及其制備方法和應(yīng)用，具有促生長、促進(jìn)細(xì)胞的遷移和誘導(dǎo)成骨分化的細(xì)菌纖維素-重組ⅰ型人源化膠原蛋白仿生礦化水凝膠。

2、一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠，

3、所述礦化水凝膠是由以下材料制備：

4、細(xì)菌纖維素、重組ⅰ型人源化膠原蛋白、cacl2溶液、na2hpo4溶液；

5、所述細(xì)菌纖維素與所述重組ⅰ型人源化膠原蛋白質(zhì)量份比是1：3～3：1。

6、優(yōu)選的，所述細(xì)菌纖維素與所述重組ⅰ型人源化膠原蛋白質(zhì)量份比是1：2～2：1。

7、優(yōu)選的，所述cacl2溶液的濃度是44.4mg/ml。

8、優(yōu)選的，所述na2hpo4溶液的濃度是85.9mg/ml。

9、一種所述用于骨缺損治療的礦化水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

10、s1：制備細(xì)菌纖維素溶液：

11、將所述細(xì)菌纖維素和氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑放入在105℃真空干燥箱干燥3h；將干燥的所述細(xì)菌纖維素加入所述氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑中，在油浴中加熱攪拌至所述細(xì)菌纖維素溶解，獲得所述細(xì)菌纖維素溶液；

12、s2：制備細(xì)菌纖維素-重組ⅰ型人源化膠原蛋白水凝膠：

13、所述細(xì)菌纖維素溶液冷卻后，加入所述重組ⅰ型人源化膠原蛋白，水浴中加熱攪拌至溶解；將混合液取出放入模具中，靜置1h后，浸泡于無水乙醇中固化，更換所述無水乙醇直至除去所述氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑；再在所述超純水中浸泡，換水，得到所述細(xì)菌纖維素-重組ⅰ型人源化膠原蛋白水凝膠；

14、s3：制備細(xì)菌纖維素-重組ⅰ型人源化膠原蛋白仿生礦化水凝膠：

15、所述cacl2溶液和所述na2hpo4溶液，調(diào)節(jié)ph和固定溫度；在固定溫度下，將所述細(xì)菌纖維素-重組ⅰ型人源化膠原蛋白水凝膠先浸入所述cacl2溶液12h，取出用所述超純水沖洗后再浸入所述na2hpo4溶液中12h，該過程是一個(gè)礦化周期；將所述細(xì)菌纖維素-重組ⅰ型人源化膠原蛋白水凝膠進(jìn)行若干個(gè)礦化周期，得到所述細(xì)菌纖維素-重組ⅰ型人源化膠原蛋白仿生礦化水凝膠。

16、優(yōu)選的，在s1步驟中，所述細(xì)菌纖維素加入所述氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑中溶解，使用的所述油浴溫度是100℃。

17、優(yōu)選的，在s2步驟中，所述細(xì)菌纖維素溶液冷卻后，加入所述重組ⅰ型人源化膠原蛋白，使用的所述水浴溶解溫度是50℃。

18、優(yōu)選的，在s2步驟中，更換所述無水乙醇直至除去所述氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑的次數(shù)是3次；再在所述超純水中浸泡，換水次數(shù)是3次。

19、優(yōu)選的，在s3步驟中，所述cacl2溶液和所述na2hpo4溶液，調(diào)節(jié)ph均為7.4；所述cacl2溶液和所述na2hpo4溶液的固定溫度均是37℃；所述若干個(gè)礦化周期是4～10個(gè)礦化周期。

20、優(yōu)選的，所述用于骨缺損治療的礦化水凝膠的應(yīng)用是在制備骨缺損治療支架中。

21、本發(fā)明的有益效果為：

22、1、本發(fā)明利用細(xì)菌纖維素的氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑溶液遇到反溶劑乙醇會誘導(dǎo)溶液中的細(xì)菌纖維素分子形成強(qiáng)分子間氫鍵而組裝成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠，通過這種反溶劑法將細(xì)菌纖維素與重組ⅰ型人源化膠原蛋白共組裝制備成細(xì)菌纖維素-重組ⅰ型人源化膠原蛋白復(fù)合水凝膠，該方法能將生物活性物質(zhì)重組ⅰ型人源化膠原蛋白穩(wěn)定地負(fù)載到細(xì)菌纖維素上，在復(fù)合材料制備領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

23、2、利用順序浸漬的方法合成羥基磷灰石，從而制備礦化水凝膠，使其能誘導(dǎo)成骨分化。

24、3、體外研究表明，礦化水凝膠具有促進(jìn)細(xì)胞的遷移、促進(jìn)血管生成及促進(jìn)成骨分化的作用；體內(nèi)研究表明復(fù)合水凝膠能促進(jìn)骨組織再生，對骨缺損有明顯的治療效果。

技術(shù)特征：

1.一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠，其特征在于，所述細(xì)菌纖維素與所述重組ⅰ型人源化膠原蛋白質(zhì)量份比是1：2～2：1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠，其特征在于，所述cacl2溶液的濃度是44.4mg/ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠，其特征在于，所述na2hpo4溶液的濃度是85.9mg/ml。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述用于骨缺損治療的礦化水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠的制備方法，其特征在于，在s1步驟中，所述細(xì)菌纖維素加入所述氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑中溶解，使用的所述油浴溫度是100℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠的制備方法，其特征在于，在s2步驟中，所述細(xì)菌纖維素溶液冷卻后，加入所述重組ⅰ型人源化膠原蛋白，使用的所述水浴溶解溫度是50℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠的制備方法，其特征在于，在s2步驟中，更換所述無水乙醇直至除去所述氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑的次數(shù)是3次；再在所述超純水中浸泡，換水次數(shù)是3次。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠的制備方法，其特征在于，在s3步驟中，所述cacl2溶液和所述na2hpo4溶液，調(diào)節(jié)ph均為7.4；所述cacl2溶液和所述na2hpo4溶液的固定溫度均是37℃；所述若干個(gè)礦化周期是4～10個(gè)礦化周期。

10.如權(quán)利要求1的所述用于骨缺損治療的礦化水凝膠或權(quán)利要求5中制備得到的所述用于骨缺損治療的礦化水凝膠的應(yīng)用是在制備骨缺損治療支架中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于骨缺損治療的礦化水凝膠及其制備方法和應(yīng)用，屬于醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域。礦化水凝膠是由細(xì)菌纖維素、重組Ⅰ型人源化膠原蛋白、超純水、CaCl<subgt;2</subgt;溶液、Na<subgt;2</subgt;HPO<subgt;4</subgt;溶液制備而成。本發(fā)明通過分子反溶劑誘導(dǎo)的共組裝技術(shù)制備細(xì)菌纖維素(BC)與重組Ⅰ型人源化膠原蛋白(RHC)的復(fù)合水凝膠，實(shí)現(xiàn)了BC與RHC的高效結(jié)合，并利用順序浸漬礦化的方法合成羥基磷灰石從而制備出細(xì)菌纖維素?重組Ⅰ型人源化膠原蛋白仿生礦化水凝膠(BC?RHC?M)。本發(fā)明制備的BC?RHC?M仿生礦化水凝膠具有良好的機(jī)械性能，可為骨提供一定的支撐作用。本發(fā)明制備的BC?RHC?M仿生礦化水凝膠具有優(yōu)異的生物相容性、促進(jìn)細(xì)胞遷移、誘導(dǎo)成骨分化等作用，能有效地促進(jìn)骨組織新生。

技術(shù)研發(fā)人員：劉思淇,豐祝剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京思元醫(yī)療技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/28