[发明专利]一种复合人的骨髓间充质干细胞的甲壳素纤维增强胶原基骨组织工程支架及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于组织工程技术领域。更确切地说，本发明涉及用于骨缺损修复的一种复合骨髓间充质干细胞的甲壳素纤维增强胶原基骨组织工程支架及制备方法。 

背景技术

骨组织作为人体最大、同时也是最容易引起缺损的组织器官，每年有数以百万计的骨组织损坏患者需要接受手术治疗。骨移植是修复骨缺损的传统方法。自体骨移植是目前最常用的疗法，但供体的有限性限制了其应用，而且增加患者的痛苦。异体骨具有抗原性，特别是在植入量较大时，常会引起剧烈的免疫排斥反应。骨组织工程可以实现骨的再生，为临床骨缺损的修复提供新的方法和途径。 

近几年来，骨组织工程的应用研究已经在骨科、矫形外科、口腔外科及颅面外科等多个领域蓬勃展开。骨组织工程通常是采用具有一定性能的材料与细胞或者生长因子复合成支架，然后将其植入体内进行骨缺损的修复。骨组织工程用材料通常需制备成三维多孔材料以便于在植入体内后细胞、血管和组织等的长入；此外还需要具有一定的力学性能。 

胶原是骨组织的主要成份之一，它为钙化组织提供必不可少的三维结构，对矿物沉积有诱导作用。用钙盐溶液与磷酸盐溶液交替处理胶原，可使磷酸钙沉积于其表面，不但可提高其力学整合性，也使得材料的成分更加接近于天然骨。但是这样制备出的材料通常是粉末状。制备成具有一定力学性能的三维多孔材料通常需要与用高分子聚合物与该粉末状材料复合。 

聚乳酸PLA是最早被美国美国食品药品管理局批准用于人体的高分子聚合物之一，具有良好的生物相容性和成型性。通过溶于某些有机溶剂并在模具中冷冻干燥，可被制备成三维多孔材料。但是，作为骨组织工程用材料，PLA有其本身无法克服的缺点：1.制成三维多孔材料后，其强度不够；并且随着降解的进行，强度降低太快。2.PLA在体内可降解，产物为无毒的乳酸。但是，由于骨组织工程通常需要植入材料量大，随着大量PLA降解产物乳酸在局部的聚集，导致局部组织内的pH值下降，从而刺激局部组织而发生无菌性炎症[Daniels A,Heller A,Heller J.Toxicity of absorbable polymers proposed for fracture fixation devices.Mar.Biol. 1996;125:525-529]。甲壳素是自然界中广泛存在的一类天然多糖，具有良好的生物相容性和生物降解性。其降解产物N-乙酰葡萄糖和氨基葡萄糖具有明显碱性，可以中和聚乳酸的降解产物——乳酸，并且在体内不堆积，对人体无毒、无害、无免疫原性。目前可从市场购买到由甲壳素纺织成的高强纤维。甲壳素纤维CHF降解速率，尤其是强度衰减方面慢于聚乳酸。所以加入甲壳素纤维，制备纤维增强复合材料，有望改善聚乳酸PLA本身的不足。 

所以，本发明用矿化胶原MC、具有良好生物相容性的高分子聚合物聚乳酸PLA以及天然甲壳素纺织成的高强纤维CHF复合制备成三维多孔骨组织工程材料，然后再和细胞复合成骨组织工程支架。人的骨髓间充质干细胞hBMSC与其他的种子细胞相比，取材方便，有强大的增殖和分化为成骨质细胞的潜能，不存在免疫排斥反应。因此，本发明采用hBMSC与事先制备好的三维多孔材料复合而成骨组织工程支架以用于骨缺损的修复。 

发明内容

本发明公开了属于组织工程技术领域的一种三维多孔骨组织工程材料与人的骨髓间充质干细胞复合而成的骨组织工程支架及其制备方法。 

所述骨组织工程材料含有矿化胶原MC、具有良好生物相容性的高分子聚合物聚乳酸PLA以及天然甲壳素纺织成的高强纤维CHF。它们采用物理混合和超声波分散技术相结合的方法复合而成。 

所述胶原为I型牛皮胶原。 

所述生物降解性高分子材料聚乳酸PLA为聚L-乳酸或聚D,L-乳酸，分子量为1.0×10⁵-2.0×10⁵kDa。 

所述高强天然多糖甲壳素纤维CHF的断裂强力为4.5-4.7cN，其表面经过脱乙酰基处理，脱乙酰度为80-85％。 

所述人的间充质干细胞为hBMSC为人胚胎骨髓间充质干细胞。