一种促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体、制备及应用

本发明属于骨再生医学领域，具体涉及一种促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体、制备及应用。

背景技术：

1、骨组织缺损是临床上常见的问题，多因创伤、感染、肿瘤切除或继发性功能损伤所导致。当前，针对骨缺损的临床治疗手段仍面临诸多困境，诸如并发症频发、漫长的治疗周期、移植供体的稀缺以及不尽如人意的功能恢复效果。因此，探索高效的骨再生治疗方法成为了医学界的迫切需求。

2、近年来，巨噬细胞在骨组织再生中的重要性日益凸显，作为免疫系统的重要细胞类型，巨噬细胞能够迅速聚集在损伤区域，有效清除病原体与受损细胞。巨噬细胞还参与调节炎症反应，早期通过释放炎症介质来激活其他免疫细胞，启动组织修复机制。随后它们表现出抗炎表型，分泌诸如il-10和转化生长因子β(tgf-β)等抗炎细胞因子来促进组织修复与再生，同时也为募集干细胞及促进成骨细胞的增殖分化提供了有利环境。鉴于巨噬细胞在骨组织再生中的重要作用，调控其生物学功能尤其是招募干细胞的能力已成为促进骨愈合与修复的潜在治疗策略。

3、近年来，水凝胶因其卓越的可塑性、可调节的机械特性以及可控的降解性能，被视为骨组织缺损修复领域的理想材料。同时，越来越多的研究表明，粘弹性力学微环境对生物组织的正常功能与修复过程具有重要影响。因此，通过精确调控水凝胶的粘弹性，能够实现对巨噬细胞的生物学功能的精准控制，尤其是其招募干细胞的能力，从而提高组织再生治疗的临床效果。

技术实现思路

1、鉴于上述临床治疗骨缺损面临诸多挑战及问题，本发明的目的在于提供一种促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶—bmdms复合体。该复合体的水凝胶呈三维多孔结构，具有优异的粘弹性力学性能，能够上调巨噬细胞的tgf-β1基因及蛋白水平的表达，增强tgf-β1的分泌，进而增强招募mscs的能力；体内实验表明，该粘弹性水凝胶—巨噬细胞复合体可通过招募更多mscs促进骨再生，是一种很有前途的促进骨缺损修复的生物复合材料。

2、为达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

3、一种促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体，所述的复合体包括粘弹性水凝胶基体，粘弹性水凝胶基体上接种有巨噬细胞。

4、可选的，所述的粘弹性水凝胶基体的杨氏模量为8～20kpa，应力松弛时间为8～20s。

5、可选的，所述的巨噬细胞在粘弹性水凝胶基体上的接种密度为(1～5)×105个/cm2。

6、可选的，所述的粘弹性水凝胶基体的制备原料包括：

7、5％w/v的海藻酸钠-聚乙二醇胺、4％w/v的甲基丙烯酰化明胶及80mm硫酸钙溶液按照2：2：1的体积比例依次进行混合即得。

8、可选的，所述的粘弹性水凝胶基体为圆盘形，直径2～4mm，厚度0.8～1.2mm。

9、可选的，所述的巨噬细胞提取自小鼠体内。

10、可选的，所述的4％w/v的甲基丙烯酰化明胶中含有0.4％w/v的苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂

11、本发明任一所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

12、步骤一、海藻酸钠-聚乙二醇胺、甲基丙烯酰化明胶及硫酸钙溶液按规定体积比例依次进行混合，制备得到粘弹性水凝胶圆盘；

13、步骤二、以规定的的密度将巨噬细胞接种于粘弹性水凝胶圆盘表面，即得粘弹性水凝胶复合体。

14、本发明任一所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体用于制备促进骨再生材料的应用。

15、本发明任一所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体用于制备促进颅骨再生材料的应用。

16、本发明的优点和有益效果：

17、(1)本发明提供的再生复合体中水凝胶呈三维多孔结构，具有优异的粘弹性力学性能，能够增强bmdms的tgf-β1的表达及分泌，进而招募更多的mscs；

18、(2)该复合体植入体内后招募更多的mscs，进而促进小鼠颅骨再生。

技术特征：

1.一种促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体，其特征在于，所述的复合体包括粘弹性水凝胶基体，粘弹性水凝胶基体上接种有巨噬细胞。

2.根据权利要求1所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体，其特征在于，所述的粘弹性水凝胶基体的杨氏模量为8～20kpa，应力松弛时间为8～20s。

3.根据权利要求1或2所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体，其特征在于，所述的巨噬细胞在粘弹性水凝胶基体上的接种密度为(1～5)×105个/cm2。

4.根据权利要求1或2所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体，其特征在于，所述的粘弹性水凝胶基体的制备原料包括：

5.根据权利要求1或2所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体，其特征在于，所述的粘弹性水凝胶基体为圆盘形，直径2～4mm，厚度0.8～1.2mm。

6.根据权利要求1或2所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体，其特征在于，所述的巨噬细胞提取自小鼠体内。

7.根据权利要求1或2所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体，其特征在于，所述的4％w/v的甲基丙烯酰化明胶中含有0.4％w/v的苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂。

8.权利要求1-7任一所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

9.权利要求1-7任一所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体用于制备促进骨再生材料的应用。

10.权利要求1-7任一所述的促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体用于制备促进颅骨再生材料的应用。

技术总结本发明公开了一种促进骨缺损愈合的粘弹性水凝胶复合体、制备与应用，所述复合体是将从小鼠体内提取的骨髓来源巨噬细胞(bone marrow‑derived macrophages,BMDMs)接种在以海藻酸钠和硫酸钙为主体结构的粘弹性水凝胶上制备所得。该复合体的水凝胶呈三维多孔结构，具有优异的粘弹性力学性能，能够上调巨噬细胞的TGF‑β1基因及蛋白水平的表达，增强TGF‑β1的分泌，进而增强招募间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells，MSCs)的能力；体内实验表明，该粘弹性水凝胶—巨噬细胞复合体可通过招募更多MSCs促进骨再生，是一种很有前途的促进骨缺损修复的生物复合材料。技术研发人员：李蓓,陶地豪,王晗哲,程佳宇受保护的技术使用者：中国人民解放军空军军医大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10