[发明专利]一种区域光接枝生长因子的方法及其骨组织工程支架修饰的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医药材料领域。更具体地，涉及一种利用紫外光干涉/衍射特性区域光接枝生长因子的方法及其骨组织工程支架修饰的应用。

背景技术

临床上，骨损伤的治疗一直以来是骨科亟待解决的难题之一，近年来骨组织工程的迅速发展为人们解决骨损伤治疗提供了一种新的思路。传统意义上的骨组织工程是指，将培养的成骨细胞转移至生物支架材料上经体外培养形成矿化骨的一种技术方法。其基本原理是以在体外培养的成骨细胞为种子细胞，将其种植到具有良好生物相容性和生物降解性的三维支架材料上，再将细胞/支架复合物植入体内或在体外继续培养，细胞经过繁殖、分化、分泌细胞外基质形成矿化骨组织，同时生物支架结构逐渐被降解、吸收，从而达到修复骨损伤、重建骨功能的目的。骨组织的重要性和骨相关疾病带来的危害，加速了骨组织工程的发展。在此大背景下，骨组织工程因具有治疗骨相关损伤或疾病的巨大潜力，而成为修复损伤器官的新的前沿的方法。

通常而言，骨组织工程的研究包含了三大元素：支架材料、种子细胞和生长因子。其中，支架材料作为骨组织再生的框架，其特性直接影响种子细胞的生物学特性，影响细胞的生存、迁移、增殖和代谢功能，因此它是骨组织工程中的关键要素之一。以支架材料为例，本实验室制备了PAAm-IGF-1/TNF-α该种生物材料，并在该支架上接种BMSC后成功诱导BMSC向肝细胞分化。但是该种诱导是单一的，存在着局限性。而骨组织是由许多形态和功能不同相同的细胞按一定的方式结合而成的，由BMSC分化出无区域分化且单一的细胞是满足不了目前对于治疗估损伤的要求的。有研究者使用光栅试图将生长因子区域化的接枝在支架上，但是该种方法的弊端是，对光栅的要求过高，且一种光栅只能接枝一种区域化的支架，势必是对资源的浪费。

在种子细胞方面，不同生长因子诱导干细胞分化，形成各种类型的细胞是目前研究较为活跃的领域之一。间充质干细胞(MSC,mesenchymal stem cells)是干细胞家族的重要成员，来源于发育早期的中胚层和外胚层，属于多能干细胞，MSC最初在骨髓中发现，因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注。如间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞，连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能，可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。

研究表明，在支架修饰的问题上，在支架上培养细胞的同时有目的地添加不同的生长因子，可以有效地诱导其分化成不同的细胞类型。在传统研究方式上，生长因子是以游离的形式添加在细胞外环境中，但它们的效应并不能保持较长的时间。将生长因子固定在支架上已延长其作用效果，未尝不是一种崭新的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，利用紫外光会发生干涉或衍射的特点，在紫外光的作用下，将胰岛素类生长因子1(IGF-1)区域性接枝到聚苯乙烯(PS)二维材料表面，成功构建了一种新型骨组织工程支架。同时在其上培养的大鼠骨间充质干细胞(BMSCs)，研究该支架对大鼠骨间充质干细胞(BMSCs)生长和分化的作用，结果发现明显的区域性分化现象，该支架材料对BMSCs具有明显的区域性诱导分化的作用，实现定向诱导的目的。

本发明的目的是提供一种利用紫外光干涉/衍射特性区域光接枝生长因子的方法。

本发明另一目的是提供上述方法制备得到的区域性光接枝支架。

本发明的再一目的是提供所述区域性光接枝支架在作为或制备骨组织工程支架方面的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种利用紫外光干涉/衍射特性区域光接枝生长因子的方法，是利用紫外光会发生干涉或衍射的特点，在紫外光的作用下，将胰岛素类生长因子1(IGF-1)区域性接枝(光接枝)到骨组织工程二维材料表面，构建得到区域性光接枝支架。

其中，优选地，所述骨组织工程二维材料为高分子聚合物类二维材料。

更优选地，所述骨组织工程二维材料为为聚苯乙烯(PS)、PCL-PLA或PLGA。

更优选地，所述骨组织工程二维材料为聚苯乙烯(PS)。

最优选地，所述骨组织工程二维材料为直径1～3cm的聚苯乙烯二维材料。

优选地，所述胰岛素类生长因子1先经过光活化后光接枝到二维材料表面，光接枝的条件是在发生干涉或衍射的220～260W紫外灯下处理两次，处理时间均为10～30min。