一种骨修复支架材料及其制备方法与应用

本发明涉及生物医学工程，尤其是一种骨修复支架材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、由外伤、炎症、肿瘤导致的大面积骨缺损修复是口腔医学研究领域的热点问题。虽然构建搭载种子细胞的组织工程技术即从患者自体提取种子细胞接种在细胞支架材料后将其植入骨缺损部位，支架材料降解的同时种子细胞可促进周围组织成骨是修复骨缺损的有效治疗方式。但是在大面积骨缺损情况下，由于骨缺损区域血液供应不足，氧含量低至0％～3％，会导致细胞产生氧化应激反应，活性氧急剧升高，细胞凋亡增加从而导致骨缺损修复治疗的失败，如何维持大面积骨缺损区细胞存活越来越受到研究人员的关注。

2、中国专利cn 115120775公开了一种骨修复支架材料及其制备方法、应用。其首先制备包含磷酸钙寡聚体和胶原蛋白的核纺丝液，再制备包含丝素蛋白和vegf的壳纺丝液，最后利用同轴静电纺丝得到具备壳-核结构的复合同轴静电纺丝纳米纤维，可以从促进骨修复营养供给的血管化上对骨修复过程进行加强，而且可发挥磷酸钙寡聚体促进成骨过程的作用，促进骨缺损修复。然而在大面积骨缺损情况下，由于骨缺损区域血液供应不足，氧含量低至0％～3％，会导致细胞产生氧化应激反应，活性氧(ros)急剧升高，细胞凋亡增加从而导致骨缺损修复治疗的失败。尽管利用vegf的血管诱导活性对骨组织愈合初期的血管重建起到积极作用，但是无法有效清除氧自由基，维持细胞活性。

技术实现思路

1、本发明提供一种骨修复支架材料及其制备方法与应用，其目的在于解决现有技术中矿化胶原材料无法作为与天然骨成分相似的无机成分修复大面积骨缺损，利用plga的缓慢降解能力延长壳结构中芒果苷的作用时间。壳结构降解的同时，核结构暴露并开始诱导成骨细胞矿化，pla和plga有机高分子材料保证了材料降解速率与自然骨组织再生速率的相协调，使抗炎、血管化与成骨化同时进行，最终解决大面积骨修复由于血液供应不足，导致细胞产生氧化应激反应的问题。技术方案：

2、本发明一方面提出一种mag-plga/mc骨修复支架材料的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一：矿化胶原核纺丝液的制备

4、(1)将i型牛胶原纤维配制成0.1～1mg/ml酸溶胶原溶液；

5、(2)将cacl2·6h2o加入酸溶胶原溶液，从而制得ca2+/胶原复合溶液；

6、(3)向所述ca2+/胶原复合溶液中加入含po43-水溶液，从而制得ca/p/胶原复合溶液；

7、(4)将ca/p/胶原复合溶液调节至ph值为8，搅拌8～24小时，形成白色悬浊液，依次重复离心-弃上清-超纯水重悬的过程，直到上清液的ph值在7.0～7.5之间，弃上清，得到ca/p/胶原混合物；

8、(5)在常压下将ca/p/胶原混合物于-30～-20℃进行预冻，再在真空条件下对ca/p/胶原混合物进行冷冻干燥；

9、(6)将经过冷冻干燥的ca/p/胶原混合物研磨成粒径不大于80目的矿化胶原干粉；

10、(7)将所述矿化胶原干粉加入到pla电纺液中搅拌1～3h，得到核纺丝液；

11、步骤二：将芒果苷加入到plga电纺液中，搅拌1～3h，得到壳纺丝液；

12、步骤三：利用所述核纺丝液和壳纺丝液，通过同轴静电纺丝，得到骨修复支架材料。

13、优选的，在步骤一的第(2)步骤中ca2+/胶原复合溶液中ca2+与胶原的摩尔质量比为0.08～0.12mol：1g。

14、优选的，在步骤一的第(3)步骤中ca/p/胶原复合溶液中ca与p的摩尔比为1.66。优选的，在步骤一的第(4)步骤中所述离心的离心力为8000～10000g。

15、优选的，在步骤一的第(7)步骤中pla电纺液中pla质量体积比的浓度为5％；矿化胶原干粉质量与pla质量比为1:1；pla电纺液的溶剂为氯仿。

16、优选的，在步骤二中plga电纺液质量体积比的浓度为5％；芒果苷与plga的质量比为1:20；plga电纺液的溶剂为六氟异丙醇。

17、优选的，在步骤三中，静电纺丝时壳纺丝液的流速为25ul/min，核纺丝液的流速为20ul/min，电压为20kv，纺丝喷头至接受滚筒距离为12cm，滚筒转速为400r/min，环境温度为25±2℃。

18、优选的，在步骤三中，核纺丝液和壳纺丝液的体积比为1:1。

19、本发明第二方面提出一种mag-plga/mc骨修复支架材料，由所述制备方法制备得到mag-plga/mc骨修复支架材料，所述mag-plga/mc骨修复支架材料为具备壳-核结构的复合同轴静电纺丝纳米纤维支架，内核为包含矿化胶原的聚乳酸，外壳为包含芒果苷的聚乳酸羟基乙酸。

20、本发明还提出一种所述的制备方法制备的mag-plga/mc骨修复支架材料在作为骨科或者牙科修复材料中的应用。

21、有益效果：

22、本发明提供的骨修复支架材料前期具有药物突释能力可以快速提高目标区域的药物浓度，同时具备缓释能力，满足缓释支架作用要求。本发明首先制备包含矿化胶原的核纺丝液，再制备包含芒果苷的壳纺丝液，最后利用同轴静电纺丝得到具备壳-核结构的复合同轴静电纺丝纳米纤维，内核为矿化胶原，外壳为芒果苷。芒果苷为大面积骨缺损修复过程中提供抗炎促血管能力，plga形成支架结构的壳，为缓释芒果苷，达到长效血管化提供了保障，可实现核缓慢降解，达到长效促进骨修复的目的，在大面积骨缺损情况下，能有效清除氧自由基，维持细胞活性；同轴静电纺丝得到的纳米纤维结构，模拟了骨基质的纤维状结构，孔隙率满足骨修复支架材料的临床使用要求，为骨修复提供了支架结构。本发明制备的骨修复支架材料不仅可以从促进骨修复营养供给的血管化上对骨修复过程进行加强，而且可发挥在聚合物中分散性更好的矿化胶原促进成骨过程的作用，促进骨缺损修复。mag-plga/nhac浸提液与细胞共培养具有较好的增殖活性，且能有效促进骨组织迅速自发修复缺损处，具有很好的促进体内成骨的能力。在降解过程中不会产生任何细胞毒性作用，具有良好的生物安全性。本发明制得的骨修复支架材料在骨组织工程领域具有很大的应用前景。

技术特征：

1.一种mag-plga/mc骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一的第(2)步骤中ca2+/胶原复合溶液中ca2+与胶原的摩尔质量比为0.08～0.12mol：1g。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一的第(3)步骤中ca/p/胶原复合溶液中ca与p的摩尔比为1.66。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一的第(4)步骤中所述离心的离心力为8000～10000g。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一的第(7)步骤中pla电纺液中pla质量体积比的浓度为5％；矿化胶原干粉质量与pla质量比为1:1；pla电纺液的溶剂为氯仿。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中plga电纺液质量体积比的浓度为5％；芒果苷与plga的质量比为1:20；plga电纺液的溶剂为六氟异丙醇。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤三中，静电纺丝时壳纺丝液的流速为25ul/min，核纺丝液的流速为20ul/min，电压为20kv，纺丝喷头至接受滚筒距离为12cm，滚筒转速为400r/min，环境温度为25±2℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤三中，核纺丝液和壳纺丝液的体积比为1:1。

9.一种mag-plga/mc骨修复支架材料，其特征在于：由权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到mag-plga/mc骨修复支架材料，所述mag-plga/mc骨修复支架材料为具备壳-核结构的复合同轴静电纺丝纳米纤维支架，内核为包含矿化胶原的聚乳酸，外壳为包含芒果苷的聚乳酸羟基乙酸。

10.一种如权利要求1～8任一项所述的制备方法制备的mag-plga/mc骨修复支架材料在作为骨科或者牙科修复材料中的应用。

技术总结
本发明公开一种骨修复支架材料及其制备方法与应用，制备方法包括以下步骤：矿化胶原核纺丝液的制备；将芒果苷加入到PLGA电纺液中，搅拌，得到壳纺丝液；利用所述核纺丝液和壳纺丝液，通过同轴静电纺丝，得到骨修复支架材料。本发明中PLGA与芒果苷一起形成支架结构的壳，缓释芒果苷，为支架材料抗炎、促血管提供了保障。同时模拟了骨基质的纤维状结构，实现核缓慢降解，达到长效促进骨修复的目的。

技术研发人员：王蔚,刘克达,朱禹赫,张殿建,庞希宁,庞然,张宁
受保护的技术使用者：中国医科大学附属口腔医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15