[发明专利]诱导MC3T3-E1细胞体外成骨分化的缓释微囊及其制备

说明书

本发明公开一种诱导MC3T3‑E1细胞体外成骨分化的缓释微囊及其制备，制备过程包括：Alg接枝PBA、Alg‑PBA‑ICA的制备、SiOsubgt;2/subgt;‑NHsubgt;2/subgt;微球的制备、Alg‑PBA‑ICA囊泡的制备和Alg‑PBA‑ICA/BMP‑2缓释微囊的制备；对于成骨细胞MC3T3‑E1，淫羊藿苷ICA以及骨形态发生蛋白BMP‑2都有诱导其进行成骨分化的能力，当在最佳组合浓度即ICA为10supgt;‑8/supgt;mol/L、BMP‑2为100ng/mL时，缓释微囊诱导成骨的能力大于直接给药，且BMP包埋在内层、ICA在外层，可先促增殖、后促分化，实现最大化成骨需求；该设计为中医药联合生长因子促进骨组织修复与再生提供实验室依据。

技术领域

本发明属于医用材料技术领域，具体涉及一种诱导MC3T3-E1细胞体外成骨分化的缓释微囊及其制备。

背景技术

在自然条件下，骨修复愈合期需要3～6个月，是一个由成骨细胞、破骨细胞以及多种生长因子共同参与的复杂、漫长的过程。成骨细胞(Osteoblast,OB)作为骨形成的主要细胞，负责骨基质的合成、分泌与矿化，是骨细胞(Osteocyte,OS)的直接来源，同时也参与调节破骨细胞(Osteoclast,OC)对骨的吸收。因此，维持OB的数量与活性对骨组织损伤的修复与再生具有重要的意义。

研究发现骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)、转化生长因子(TGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)等多种生长因子对骨缺损的修复有积极作用，而骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein,BMP-2)位于作用场中心。作为最重要的成骨调控信号分子，BMP-2在体内通过自分泌和旁分泌形式作用于细胞，经配体与细胞膜表面受体的结合，激活Smads信号传导和调节成骨基因转录而发挥其成骨作用。研究发现，BMP-2可上调60余种基因表达，其中包括Smad6、Smad7、Msx2等十余种重要的成骨相关转录因子；BMP-2对于大多数的骨基质蛋白都有着强烈的增殖和表达效应，并可矿化人成骨细胞，而人初级成骨细胞内ALP活性和PTH反应性的增强以及cAMP产量的提高都是BMP-2作用的结果，提示BMP-2对骨痂的形成意义重大。体外实验也已证实BMP-2在诱导异位成骨、修复骨缺损等方面具有非常显著的作用，目前BMP-2作为一种稳定的局部诱导骨形成生长因子，被FDA批准允许应用于临床，主要以载体植入缓释、局部注射、基因转染等方式发挥促成骨效应。

随着中医药现代化的快速发展，以补肾中药制剂作为促进成骨分化的诱导剂来防治疾病的研究逐渐开展，并初见成效，这为研究骨组织的修复及重建提供了新思路。相关方剂的数据挖掘研究显示，淫羊藿因其补肾壮阳、强筋健骨效力尤甚而备受古今大家们的青睐，使用频次颇高，诸多基础研究也证实淫羊藿在增加骨量与骨质量方面具有积极的作用。相关研究发现淫羊藿苷(icariin,ICA)的成骨性能最为突出，ICA能促进BMSCs向成骨细胞方向分化，同时促进成骨细胞增殖、抑制破骨细胞活性、提高成骨细胞活性，增加成骨细胞ALP阳性克隆数和钙化结节、上调成骨细胞特异性转录因子Runx-2、Osterix等基因表达量，ColⅠ的分泌量也明显增多，表现出巨大的促成骨潜力。

为了使某些药物或者生长因子能够持久地发挥作用，研究者常对支架材料进行一定的包装加工或者修饰以达到药物缓释的目的。包装加工多采用微球微囊包裹以及水凝胶包被；修饰包括化学修饰及生物学修饰；目前，许多生物相容性良好的高分子材料制备的海绵状多孔支架已广泛应用于骨组织工程的研究中，如聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)等，但材料支架加工常因蛋白质结构破坏导致所载药物失活，且大部分高分子材料都是疏水性材料，与水溶性的BMP-2、ICA难以兼容。