[发明专利]一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及骨组织再生和骨整合领域，具体地讲，涉及一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系及其制备方法和应用。

背景技术

骨质疏松是由于骨代谢过程中骨吸收和骨形成的偶联出现缺陷，导致骨密度降低和骨质破坏，严重影响骨修复及骨整合的速度和质量；由于尚缺乏有效的手段解决这一问题，骨质疏松症仍被列为牙种植手术的禁忌症。随着纳米技术的不断发展和成熟，多种纳米修饰涂层已被用于提高钛种植体表面的成骨诱导性能，其中通过阳极氧化技术制备的纳米管涂层不仅具有明显的调控干细胞成骨分化的能力，而且在骨质疏松动物体内还具有一定的促进骨整合的作用。为了进一步提高钛表面纳米管涂层的修复效果，尚可借助纳米管的中空管状结构及高比表面积进行药物投递来协同促进骨整合，然而该方面研究尚未见文献报道。

可用于促进骨整合的生长因子包括重组人血小板源生长因子(rhPDGF-BB)、骨形态发生蛋白（BMPs）、碱性成纤维生长因子（bFGF）、血管表皮生长因子（VEGF）、Nel样I型分子等，目前常采用直接物理吸附或壳聚糖等材料包被等方式将生长因子固载于种植体表面，然而这些方法存在以下缺点：缓释效果差，常存在暴发性释放；生长因子的生物活性无法长期维持；额外添加缓释材料还可能覆盖种植体表面的微纳米结构并消除其生物学性能。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种生长因子纳米管缓释体系。

本发明的第二个目的在于提供一种提高纳米管装载药物量的生长因子纳米管缓释体系的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供生长因子纳米管缓释体系在制备促进骨整合材料中的应用。

本发明的第四个目的在于提供真空抽吸技术在制备应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系中的应用。

为实现本发明第一个发明目的，公开以下技术方案：一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系，包括钛合金植入体，其特征在于，采用阳极氧化的方法在钛合金植入体表面制备二氧化钛纳米管涂层，并在钛合金植入体上负载生长因子。

作为一个优选方案，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhPDGF-BB、骨形态发生蛋白BMPs、碱性成纤维生长因子bFGF、血管表皮生长因子VEGF和Nel样I型分子中的一种或几种。

作为一个优选方案，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhPDGF-BB。

为实现本发明第二个发明目的，公开以下技术方案：一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

将钛合金植入体表面进行直径为30~100的纳米管修饰，然后浸泡于装有浓度为50~300 μg/ml的生长因子溶液的器皿中，将器皿放入真空抽气泵中，抽吸10-20分钟后取出钛合金植入体，置于4℃自然干燥。

作为一个优选方案，抽吸时间为10分钟。

作为一个优选方案，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhPDGF-BB、骨形态发生蛋白BMPs、碱性成纤维生长因子bFGF、血管表皮生长因子VEGF和Nel样I型分子中的一种或几种。

作为一个优选方案，所述生长因子是重组人血小板源生长因子rhPDGF-BB。

为实现本发明第三个发明目的，公开以下技术方案：一种应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系在制备促进骨整合材料中的应用。

为实现本发明第四个发明目的，公开以下技术方案：真空抽吸技术在制备应用于骨整合的生长因子纳米管缓释体系中的应用。

本发明对真空抽吸条件下纳米管的生长因子（rhPDGF-BB为例）装载量、缓释特性以及蛋白生物活性进行了检测；在体外，观察该缓释体系对骨质疏松大鼠来源骨髓干细胞的作用效果；在体内，将钛植入体植入骨质疏松大鼠股骨内，评估骨整合效果。研究结果表明：（1）真空抽吸提高了纳米管对rhPDGF-BB的装载量；（2）rhPDGF-BB在体外可以缓慢释放长达14天之久并且仍保持生物活性；（3）装载rhPDGF-BB的纳米管涂层促进了干细胞的粘附、增殖和成骨分化活性；（4）装载rhPDGF-BB的纳米管涂层促进了骨质疏松状态下骨整合。

本发明的优点在于：（1）本发明通过真空抽吸这一简单有效的方法提高纳米管装载药物量；（2）本发明还提供了一种生长因子（rhPDGF-BB为例）纳米管缓释体系，可以显著促进骨质疏松状态下骨整合，rhPDGF-BB已被FDA批准可以用于临床骨再生治疗，对于该缓释体系的临床应用提供了可能；（3）包括纳米管制备在内，本发明不需专门、复杂和昂贵的设备，操作流程简单，有利于推广使用。

附图说明