一种力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料及其制备方法

本发明涉及生物医学材料，且特别涉及一种力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料及其制备方法。

背景技术：

1、骨软骨缺损(osteochondral defect,ocd)涉及关节软骨和软骨下骨。骨软骨缺损处低氧缺血导致种子细胞丢失、双层结构的成分差异、损伤结构复杂且不规则等因素限制了骨软骨组织工程的修复效果。可注射型的双层水凝胶支架能够有效克服缺损结构的多样性及不同结构的成分差异难题，且具有良好生物相容性、可降解性。

2、现阶段研究显示联合生物玻璃的海藻酸钠(sa)不仅可以自交联成胶，且具有优异的机械性能和骨传导性，有利于骨组织修复能力。海藻酸钠与胶原的水凝胶同样被证实在软骨修复效果上表现出优异的前景。然而，骨软骨组织工程在体内应用时，由于低氧缺血导致种子细胞短时间内大量丢失，致使骨软骨组织工程手段的修复效果难以达到最佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种力生长因子(mgf)或其碳端24肽(mgf-ct24e)修饰的双层水凝胶支架材料，该双层水凝胶支架材料具有良好的可降解性和生物相容性以及优异的促骨软骨修复能力。

2、本发明的另一目的在于提供一种力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料的制备方法，该方法操作简单且参数可控，适用于工业化大规模生产。

3、本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

4、本发明提出一种力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料，包括上层水凝胶和下层水凝胶，所述下层水凝胶包括第一海藻酸钠、生物活性玻璃(bg)、第一葡萄糖酸内酯(gdl)以及第一力生长因子或其碳端24肽，所述第一海藻酸钠自交联，并与所述第一力生长因子或其碳端24肽交联；所述上层水凝胶包括第二海藻酸钠、i型胶原蛋白(col i)、碳酸钙、第二葡萄糖酸内酯以及第二力生长因子或其碳端24肽，所述第二海藻酸钠自交联，并与所述第二力生长因子或其碳端24肽交联，所述i型胶原蛋白自交联。

5、本发明提出一种力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料的制备方法，包括以下步骤：

6、s1、在第一海藻酸钠溶液中加入所述生物活性玻璃和所述第一葡萄糖酸内酯并搅拌，接着加入第一力生长因子溶液或第一力生长因子碳端24肽溶液混匀后加入模具中，静置后，得到所述下层水凝胶；

7、s2、将第二海藻酸钠溶液和i型胶原蛋白溶液混合后，依次加入超声分散的碳酸钙溶液以及第二葡萄糖酸内酯溶液并搅拌，然后加入第二力生长因子溶液或第二力生长因子碳端24肽溶液，得到混合液；

8、s3、在所述下层水凝胶上加入所述混合液，经静置、清洗，得到双层水凝胶支架材料。

9、本发明实施例的力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料及其制备方法的有益效果是：

10、本发明提供的mgf或mgf-ct24e修饰的双层水凝胶支架材料是将mgf或其e肽交联到海藻酸上而生成的。该双层水凝胶支架材料能够利用mgf或mgf-ct24e在低氧缺血条件下促进种子细胞存活、增殖、分化和浸润能力，因而有利于骨软骨组织的修复。同时，制备的双层水凝胶支架材料成本较低，操作方便，且生物相容性良好，可以在体内通过注射成胶，从而能够克服骨软骨伤口形状不规则的难点，而且上、下层水凝胶成分分别与关节软骨、软骨下骨相似，具有较好的骨传导性，相比较于以往的骨软骨组织工程支架，该双层水凝胶支架材料具有明显优势。

技术特征：

1.一种力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料，其特征在于，包括上层水凝胶和下层水凝胶，所述下层水凝胶包括第一海藻酸钠、生物活性玻璃、第一葡萄糖酸内酯以及第一力生长因子或其碳端24肽，所述第一海藻酸钠自交联，并与所述第一力生长因子或其碳端24肽交联；所述上层水凝胶包括第二海藻酸钠、i型胶原蛋白、碳酸钙、第二葡萄糖酸内酯以及第二力生长因子或其碳端24肽，所述第二海藻酸钠自交联，并与所述第二力生长因子或其碳端24肽交联，所述i型胶原蛋白自交联。

2.一种力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一海藻酸钠溶液和所述第二海藻酸钠溶液均为质量体积比为2％的海藻酸钠溶液，所述第一力生长因子溶液、所述第一力生长因子碳端24肽溶液、所述第二力生长因子溶液和所述第二力生长因子碳端24肽溶液的浓度均为1000μg/ml。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述第一海藻酸钠溶液、所述生物活性玻璃、所述第一葡萄糖酸内酯以及所述第一力生长因子溶液或所述第一力生长因子碳端24肽溶液的质量体积比为100：2：2：1(ml/g/g/ml)。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述静置的温度为35～39℃，静置时间为3～5min。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述生物活性玻璃的直径为20～50μm。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述第二葡萄糖酸内酯溶液的摩尔浓度为100mmol/l，所述碳酸钙溶液的摩尔浓度为50mmol/l，所述i型胶原蛋白溶液中，i型胶原蛋白的质量百分比为1％，其ph为7.2～7.4。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述第二海藻酸钠溶液、所述i型胶原蛋白溶液、所述碳酸钙溶液和所述第二葡萄糖酸内酯溶液的体积比为1：1：1：1。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述静置、清洗的步骤为：所述下层水凝胶上加入等体积的所述混合液后，在35～40℃下静置12～18min，然后浸泡于无菌pbs溶液中清洗2～4次，每次4.5～5.5min，得到所述双层水凝胶支架材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述清洗在紫外灯照射下进行，照射时间为25～35min。

技术总结
本发明提供一种力生长因子或其碳端24肽修饰的双层水凝胶支架材料及其制备方法，包括上层水凝胶和下层水凝胶。其中，下层水凝胶包括第一海藻酸钠、生物活性玻璃、第一葡萄糖酸内酯以及第一力生长因子或其碳端24肽。第一海藻酸钠自交联，并与第一力生长因子或其碳端24肽交联。上层水凝胶包括第二海藻酸钠、I型胶原蛋白、碳酸钙、第二葡萄糖酸内酯以及第二力生长因子或其碳端24肽。第二海藻酸钠自交联，并与第二力生长因子或其碳端24肽交联。I型胶原蛋白自交联。本发明的双层水凝胶支架材料在克服骨软骨缺损处结构复杂、成分不一等难题基础上，能进一步保护种子细胞免于在支架体内应用时的大量丢失问题，从而有利于骨、软骨或骨软骨修复。

技术研发人员：沙永强,张贝贝,赖俊霖,刘浩浩,孙源培
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8