[发明专利]一种基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物的生长因子梯度释放微球支架及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种骨软骨生物修复复合材料及其制备方法和应用，具体涉及一种基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物的生长因子梯度释放微球支架及其制备方法和应用。 

背景技术

随着经济和社会生活的发展，骨软骨缺损的发病率逐年上升，据保守估计，美国每年大约有700万因骨科疾病就诊，医疗消耗约2150亿美元。我国每年因多种病因诱发的骨关节病也为数众多，消耗巨大。目前临床采用的关节假体置换为有效的治疗方法之一。但手术置换关节，不仅价格昂贵，且有并发症危险。近年来应用生物学和工程学技术、原理研究开发替代用组织工程软骨为软骨缺损的修复开辟了新途径和新方法。随着组织工程技术发展，组织工程骨软骨因同时具有类似骨、软骨和骨软骨间无缝移行区的结构，完全模拟构建自然的骨软骨结构等优点，逐渐引起了国内外学者的关注，具有广泛的应用前景。因而，加强组织工程骨软骨的应用基础研究，阐明其在软骨组织修复中的作用和转归机制，对于提高对组织工程骨软骨的认识，拓展其应用范围具有重要的科学意义。 

聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物 (poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA) ，在美国已通过FDA认证，被正式作为药用辅料收录进美国药典。这类材料无毒，无抗原性，具有良好的可降解吸收性、生物安全性和力学强度，可以通过控制成份含量来调节材料的降解速度，是目前骨软骨组织工程研究和应用最为广泛的一类材料。然而由于PLGA材料表面缺乏细胞识别位点以及亲水性和细胞亲和性不足，影响了细胞在其表面上的粘附生长，很大程度上限制了其临床应用。近年来，随着对PLGA改性研究的不断进行, 其性能得到不断优化, 一些新型PLGA材料相继出现。例如：①胶原修饰改性的PLGA 仿生材料，采用离子表面处理方法在材料表面引入功能基团或功能链，可提高支架材料表面的黏附性。采用等离子处理PLGA膜，引入阳离子化的凝胶抗基，有效改善了细胞对PLGA 降解支架材料的亲和性。一种由HA/胶原/PLGA 三层结构组成的纳米复合膜，显著提高了材料的生物活性。②精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD 多肽）修饰改性PLGA，用交联剂将RGD 结合到PLGA 微球表面进行改性，显示提高细胞的粘附和细胞生长率。③羟基磷灰石（hydroxyapatite, HA）修饰改性PLGA，制备磷灰石/PLGA，多孔的PLGA/HA 复合材料具有较好的韧性，提高骨结合能力。 

目前基于PLGA微球的组织工程支架，由于具有制备简便，生物降解可控且降解产物毒性低、缓控释等优点，而受到研究者的青睐。然而基于PLGA微球的组织工程骨软骨在修复软骨缺损中形成新生软骨组织的数量和质量都远未满足临床需要，主要原因是PLGA微球大小不均一，粘附性低，孔隙率不均一，大多数细胞仅帖服在材料表面，无法向材料深部长入，缺乏足量的细胞种植，而无法获得充足的细胞外基质结构，很大程度上限制了PLGA微球支架组织工程软骨在临床的应用。 

干细胞作为种子细胞一直是组织工程骨研究的热点之一。胚胎干细胞(Embryonic stem cells，ESCs)系全能干细胞，具有无限增殖和体外长期培养后仍具有可诱导产生从滋养层到内、中、外胚层所有细胞的能力，但由于伦理学和致畸发生率偏高等原因使得基于ESCs的组织工程骨研究相对滞后。间充质干细胞（Mesenchymal stem cells, MSCs）能在体外增殖维持非分化状态并具有分化成骨、软骨、脂肪、肌腱、肌肉、真皮及骨髓基质等中胚层组织的潜能，目前已在机体多个组织器官中成功提取到具有分化潜能的MSCs。在多来源的MSCs中，又以人类骨髓间充质干细胞（hBMSC）较多被应用于组织工程骨软骨的研究，这些研究提示：hBMSC将在组织工程骨软骨方面具有广泛的应用前景。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物的生长因子梯度释放微球支架，该微球支架微球桥连均匀，表面结构完整，未发生明显溶解，保持理想孔隙率，可形成网状结构，同时PLGA微球支架具有TGF-β3/BMP-2梯度释放特征。 

本发明的另一个目的在于提供上述基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物的生长因子梯度释放微球支架的制备方法，该制备方法工艺简单、易于控制。 

本发明还有一个目的在于提供上述基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物的生长因子梯度释放微球支架在制备骨软骨生物修复复合材料中的应用。