一種負(fù)載蛋白的3d組織工程支架及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及組織工程支架領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種負(fù)載蛋白的3D組織工程支架及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 骨組織缺損的修復(fù)一直是骨科臨床面臨的重要難題。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年骨 缺損患者超過500萬人，骨組織缺損與損傷已成為影響人們健康和生活的一種重要疾病。 目前，較大區(qū)域的骨缺損需要采用骨移植的方法進(jìn)行治療。骨修復(fù)材料的活性普遍欠佳，加 上人體創(chuàng)傷部位自身成骨相關(guān)生長因子表達(dá)緩慢及表達(dá)量的嚴(yán)重不足，常常導(dǎo)致材料植入 后過慢的細(xì)胞識別和組織愈合，難W滿足臨床的需求。因此，開發(fā)新型高活性的骨組織修復(fù) 材料/植入體，具有十分重要的社會和現(xiàn)實意義。
[0003] 材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和生長因子的負(fù)載是提高骨修復(fù)材料活性的有效手段。對于前 者，近年來的研究主要集中在天然骨多級結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計與構(gòu)建。而對于生長因子而言， BMP-2、VEGF、FGF等的誘導(dǎo)成骨活性已經(jīng)被充分肯定，但是在臨床應(yīng)用過程中也存在體內(nèi)生 物活性低、使用劑量大、價格昂貴等突出問題。研究表明，高活性固載BMP-2W及BMP-2在 骨缺損部位的"長效保留和控釋"是確?；钚灾Ъ艹晒腔钚园l(fā)揮的前提和關(guān)鍵。
[0004] 由于過程簡單、打印效率高、材料孔結(jié)構(gòu)容易調(diào)控等優(yōu)點，3D生物打印技術(shù)已經(jīng)被 廣泛應(yīng)用于組織工程支架的制備，為骨修復(fù)支架材料的制備提供了新的手段。然而，在3D 打印過程中，經(jīng)常使用有機(jī)溶劑或者在高溫烙融狀態(tài)下快速成型，運對打印過程中生長因 子的活性負(fù)載提出了挑戰(zhàn)。 陽0化]因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種適用于3D打印、并且能夠保持所負(fù)載的生長因子 活性的組織工程支架。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種適用于適用于3D打印、并且能夠保持所負(fù)載的生長因 子活性的組織工程支架。
[0007] 本發(fā)明第一方面提供了一種3D的組織工程支架，所述組織工程支架包括W下組 分：
[000引 ω復(fù)合載體，所述復(fù)合載體包括：簇甲基殼聚糖和介孔二氧化娃；
[0009] 扣）大分子蛋白類藥物訊
[0010] (iii)3D打印基體。
[0011] 在另一優(yōu)選例中，所述組分（i)和組分（ii)共同組成了復(fù)合載藥體系。
[0012] 在另一優(yōu)選例中，所述簇甲基殼聚糖經(jīng)3-縮水甘油酸Ξ甲氧基硅烷接枝到所述 介孔二氧化娃的表面。
[0013] 在另一優(yōu)選例中，3-縮水甘油酸Ξ甲氧基硅烷一端的環(huán)氧基團(tuán)與簇甲基殼聚糖 分子中的氨基相互反應(yīng)，另一端的Ξ甲氧基娃烷基團(tuán)與介孔二氧化娃表面的娃徑基相互反 應(yīng)，從而將簇甲基殼聚糖接枝到所述介孔二氧化娃的表面，得到復(fù)合載體。
[0014] 在另一優(yōu)選例中，所述介孔二氧化娃的孔徑為10-50nm，較佳地為20-40nm。
[0015] 在另一優(yōu)選例中，所述介孔二氧化娃的比表面積為300-1400m7g。
[0016] 在另一優(yōu)選例中，所述介孔二氧化娃的比表面積為400-100m2/g，較佳地為 450-700m2/g。
[0017] 在另一優(yōu)選例中，所述介孔二氧化娃粒子為大介孔二氧化娃粒子，孔徑為 2〇-50nm，比表面積為 400-1400m2/g。
[001引在另一優(yōu)選例中，所述介孔二氧化娃粒子的孔徑為10-20皿，比表面積為 300-1000m2/g，其孔道具有典型無序介孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布較小。
[0019] 在另一優(yōu)選例中，所述介孔二氧化娃與所述簇甲基殼聚糖的質(zhì)量比為1:0. 1-5,較 佳地，1:0. 5-1，更佳地，1 :0. 8-1。
[0020] 在另一優(yōu)選例中，所述簇甲基殼聚糖的分子量為5X104-5X105g/mol，較佳地， 9X104-5Xl〇5g/mol，更佳地，1X105-4Xl〇5g/mol。 W21] 在另一優(yōu)選例中，所述簇甲基殼聚糖的脫乙酷度為60 % -98%，較佳地， 70% -98%，更佳地，85 % -96%，最佳地，90 % -95%。
[0022] 在另一優(yōu)選例中，所述大分子蛋白類藥物的重量與所述復(fù)合載體的重量比為 0. 005-0. 200:1，較佳地，0. 01-0. 15:1，更佳地，0. 05-0. 1:1。
[0023]在另一優(yōu)選例中，所述大分子蛋白類藥物的分子量5 X 1〇3-2 X l〇5g/mol，較佳地， 8 X 1〇3-1 X l〇5g/mol，更佳地，2 X 1〇4-8 X l〇4g/mol，最佳地，4X 1〇4-6 X l〇4g/mol。
[0024] 在另一優(yōu)選例中，所述大分子蛋白類藥物選自下組：骨形態(tài)發(fā)生蛋白度MP)(如 BMP-2)、牛血清白蛋白度SA)、辣根過氧化物酶化RP)、細(xì)胞色素C、溶菌酶、胃蛋白酶、或其 組合。
[00巧]在另一優(yōu)選例中，所述大分子蛋白類藥物裝載于所述介孔二氧化娃上。
[00%] 在另一優(yōu)選例中，所述大分子蛋白類藥物為顆粒直徑為l-50nm的多膚和蛋白質(zhì) 類藥物，較佳地，2-40nm，更佳地，l-50nm，更佳地，2-40nm，最佳地，10-30nm。
[0027]在另一優(yōu)選例中，所述3D打印基體選自下組：憐酸巧骨水泥（CPC)、聚乳酸（PLA)、 聚己內(nèi)醋（P化)、聚癸二酸甘油醋-肉桂酷氯/0-憐酸Ξ巧（PGS-2CinA/e-TCP)、聚乙締 醇（PVA)、熱塑性聚氨醋彈性體（TPU)、丙締臘-下二締-苯乙締共聚物（ABS樹脂）、或其組 合。
[0028] 在另一優(yōu)選例中，所述組分（i)、組分（ii)和組分（iii)的重量比為0.05-1 : 0. 005-0. 2 :10-1000,較佳地，0. 1-1 :0. 01-0. 15 :10-100,更佳地，0. 2-1 :0. 05-0. 1 :20-50。
[0029] 另一優(yōu)選例中，所述組分ω、組分（ii)和組分（iii)在所述組織工程支架中占的 重量比為20% -100%，較佳地，50% -100%，更佳地，80% -100%，最佳地，90% -100%。
[0030] 在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合載體（或復(fù)合載藥體系）為抑響應(yīng)型復(fù)合載體（或pH 響應(yīng)型復(fù)合載藥體系）。
[0031] 在另一優(yōu)選例中，所述抑響應(yīng)型復(fù)合載體（或復(fù)合載藥體系）指具有超大孔徑和 孔容，可W負(fù)載大分子蛋白類藥物，同時還能有效維持所負(fù)載蛋白的活性，實現(xiàn)大尺寸蛋白 類藥物的裝載及抑控制釋放的復(fù)合載體（或復(fù)合載藥體系）。
[0032] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架為多孔結(jié)構(gòu)。
[0033] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架為Ξ維多孔結(jié)構(gòu)。 W34] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架的孔徑為100-2000μm，較佳地， 200-1000μm，更佳地，300-800μm。 W35] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架的纖維直徑40-2000μm，較佳地， 100-1000μm，更佳地，300-500μm。
[0036] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架的形狀選自下組：立方體、圓柱體、啞鈴型、中 空型、組織器官形態(tài)（如煩骨組織或下飄缺損部分）、或其組合。
[0037] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架為多層纖維結(jié)構(gòu)。
[0038] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架為固化的。
[0039] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架采用溶劑法進(jìn)行打印。
[0040] 在另一優(yōu)選例中，所述組織工程支架具有W下一種或多種特性：
[OOWα)孔連通性，具有Ξ維貫通大孔結(jié)構(gòu)，孔徑可在100-2000μm的范圍內(nèi)變化；
[0042] (ii)機(jī)械性能，壓縮模量0. 14-6. 4Mpa，斷裂伸長率2% -20%;
[0043] (iii)良好的生物相容性。
[0044] 本發(fā)明第二方面提供了一種用于3D打印的打印混合物，包括： W45]ω復(fù)合載體，所述復(fù)合載體包括：簇甲基殼聚糖和介孔二氧化娃；
[0046] 扣）大分子蛋白類藥物訊
[0047] (iii)3D打印基體。
[0048] 在另一優(yōu)選例中，所述簇甲基殼聚糖經(jīng)3-縮水甘油酸Ξ甲氧基硅烷接枝到所述 介孔二氧化娃的表面。
[0049] 在另一優(yōu)選例中，所述3D打印基體選自下組：憐酸巧骨水泥（CPC)、聚乳酸（PLA)、 聚己內(nèi)醋（P化)、聚癸二酸甘油醋-肉桂酷氯/0-憐酸Ξ巧（PGS-2CinA/e-TCP)、或其組 合。
[0050] 在另一優(yōu)選例中，所述大分子蛋白類藥物為骨形態(tài)發(fā)生蛋白度MP)(如BMP-2)、牛 血清白蛋白度SA)、辣根過氧化物酶化RP)、細(xì)胞色素C、溶菌酶、胃蛋白酶等。
[0051] 在另一優(yōu)選例中，所述組分（i)、組分（ii)和組分（iii)的重量比為0.05-1 : 0. 005-0. 2 :10-1000,較佳地，0. 1-1 :0. 01-0. 15 :10-100,更佳地，0. 2-1 :0. 05-0. 1 :20-50。
[0052] 在另一優(yōu)選例中，所述大分子蛋白類藥物的重量與所述復(fù)合載體的重量比為 0. 005-0. 200:1，較佳地，0. 01-0. 15:1，更佳地，0. 05-0. 1:1。
[0053] 在另一優(yōu)選例中，所述組分ω、組分（ii)和組分（iii)的重量占所述打印混合物 總重量的100%。
[0054] 本發(fā)明第Ξ方面提供了一種3D的組織工程支架的制法，包括步驟： 陽化5] (a)提供一個本發(fā)明第二方面所述的打印混合物；
[0056] 化）將上述打印混合物用于3D打印，形成預(yù)成型的組織工程支架；
[0057] (C)使得步驟化）所得到的預(yù)成型的組織工程支架固化，形成本發(fā)明第一方面所 述的3D的組織工程支架。
[0058] 在另一優(yōu)選例中，所述步驟（C)中在50%-100 %的濕度環(huán)境下進(jìn)行，較佳地， 60-100 %，更佳地，80 % -100 %，最佳地，100 %。
[0059] 在另一優(yōu)選例中，所述步驟（C)在低溫環(huán)境下打印。
[0060] 在另一優(yōu)選例中，所述低溫環(huán)境為0-50°C，較佳地，10-40°c，更佳地，20-30°C。
[0061] 在另一優(yōu)選例中，在步驟（C)中，在固化粘結(jié)液作用下，所述預(yù)成型的組織工程支 架進(jìn)行固化反應(yīng)得到本發(fā)明第一方面所述的3D的組織工程支架。
[0062] 在另一優(yōu)選例中，在步驟（C)中，所述固化粘結(jié)液選自下組：水、乙醇、二氯甲燒、 或其組合。
[0063] 在另一優(yōu)選例中，在步驟（C)中，反應(yīng)時間為0. 05-72小時，較佳地，0. 1-1小時，更 佳地，0.2-0. 5小時。
[0064] 在另一優(yōu)選例中，所述打印支架層高為線寬的50-100%，較佳地，60-100%，更佳 地，