一种新型的可注射多肽水凝胶的制备方法
专利名称：一种新型的可注射多肽水凝胶的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的可注射多肽水凝胶的制备方法。特别地，涉及一种利用自 组装原理形成具有成骨活性的多肽水凝胶支架，该体系可注射，能填满任何形状的骨缺损 间隙，形成促骨再生的仿生活性支架。
背景技术：
组织工程学是20世纪80年代中后期提出并建立起来的一门新兴交叉学科。骨 组织工程的建立和发展，为探索和寻求理想的骨再生开辟了新的研究领域。自1994年 Bagambisa发现成骨细胞对材料有选择性，人们一直在努力寻找一种更适宜细胞生长的支 架材料。目前骨组织工程支架材料按其来源可分为生物活性陶瓷、生物衍生骨支架材料、可 降解高分子材料等。然而骨缺损形态往往非常复杂，尤其在口腔颂面部，如牙周炎引起的牙 槽骨缺损，囊肿、肿瘤导致的骨吸收，及颂骨整复过程中产生的不规则间隙及先天骨缺损间 隙等均无法预制理想的支架模型，严重制约着骨组织工程在口腔医学中的应用前景。目前国内口腔临床使用的骨填充材料均被国外品牌所垄断，如颗粒状的bio-oss 等，但价格昂贵，操作复杂严重制约着其在临床上的推广应用。因此寻求具有自主知识产 权，可填满任何形状间隙，并与周围组织密切接触的促骨再生仿生活性支架材料非常迫切， 此三维立体空间结构载体能够为成骨性细胞的粘附、增殖、生长和功能发挥提供一个最佳 的微环境，同时也能够为新骨组织的形成提供空间和支架。本技术在生物材料、生物化学、细胞分子生物学、口腔临床医学等领域的最新研究 成果指引下，合成具有成骨活性的多肽，在一定条件下与水分子原位自组装成具有成骨活 性的水凝胶支架，并且由于该体系可注射，能填满任何形状的骨缺损间隙，形成促骨再生的 仿生活性支架，并可作为载体控制骨生长因子的释放，促进骨形成，缩短疗程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便的相对低廉的促骨再生仿生活性支架材料。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种新型的可注射多肽水凝胶的制 备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)具有特定序列的多肽的合成。(2)多肽溶液的配制，并以一定的比例混合。(3)在37°C、PH为7的条件下，数分钟后就有水凝胶形成。本发明具有以下技术效果，用本发明提供的仿生支架材料具有很好的骨组织相容 性，能快速诱导周围骨组织的生长。没有免疫原性，有生物降解性，产物为氨基酸，可被重新 吸收利用。并且在充分自组装成水凝胶前具有可注射性，从而可充填任何不规则的骨缺损 区，尤其适用于牙周病引起的骨缺损的治疗。
具体实施例方式液态多肽材料水凝胶通过注射引入骨受损空腔，在注射部位经充分自组装后形成 多孔支架水凝胶，并可在其上装上生长因子和其它信号分子，通过传统的控释系统和表面 工程与自组装的结合可以形成仿生支架。支架材料可以借助细胞表面的特异性受体向细胞 发出信号，通过细胞骨架或各种信号转导途径将信号传导至细胞质乃至细胞核，对细胞存 活、形态、功能、代谢、增殖、分化、迁移等基本生命活动具有较大影响。本发明的特点是通过分子自组装形成的水凝胶更能模拟精细的生物和天然大分子 体系，由于可注射纳米多肽自组装水凝胶既可以从分子水平来调控各种反应及结果，又避免了 其他如化学或物理交联的水凝胶对机体存在的潜在危害，是真正意义的仿生材料。其自组装条 件简单，有成骨活性，可以修复各种不规则形状的骨缺损。下面详细说明本发明的实施例。实施例1首先合成具有成骨活性的高纯度的多肽(粉末状，其氨基酸序列分别为 RADARADARADARADA, RADARGDARADARGDA, R为精氨酸，A为丙氨酸，D为天冬氨酸，G为甘氨 酸)。将多肽材料用去离子水配成1 %浓度的溶液(如IOmg的多肽溶于Iml的去离子水)， 然后将两种溶液以1 1(体积比)混合在一起，最后再滴加少量alpha-MEM培养基溶液， 在37°C、PH为7的条件下，静置数分钟后，凝胶逐渐形成。这样就获得了仿生的有成骨活性 的自组装多肽水凝胶材料，也是成骨细胞三维培养的优良仿生支架材料。实施例2首先合成具有成骨活性的高纯度的多肽(粉末状，其氨基酸序列分别为 RADARADARADARADA, RADARGDARADARGDA, R为精氨酸，A为丙氨酸，D为天冬氨酸，G为甘氨 酸)。将多肽材料用去离子水配成1 %浓度的溶液(如IOmg的多肽溶于Iml的去离子水)， 然后将两种溶液以1 1(体积比)混合在一起，用无菌的注射器将混合溶液注入不规则形 状的骨缺损区，在组织液(如血液)的诱导下原位自组装形成水凝胶，作为支架材料促进骨 缺损的修复。实施例3首先合成高纯度的多肽(粉末状，其氨基酸序列分别为RADA16，R为精氨酸，A为 丙氨酸，D为天冬氨酸)。将多肽材料用去离子水配成1 %浓度的溶液，再加入一定量的 rhOP-Ι配成OP-I多肽水凝胶缓释系统(如IOmg的多肽溶于Iml的去离子水，再加入2ug rhOP-1)，，在37°C、PH为7的条件下，静置数分钟后形成水凝胶，该多肽水凝胶系统具有 OP-I缓释功能。上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和 权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种新型的可注射多肽水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)具有 特定序列的多肽的合成；(2)多肽溶液的配制，并以一定的比例混合，可根据需要加入培养 基、组织液及生长因子；(3)在37°C、PH为7的条件下，数分钟后就有水凝胶形成。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于该水凝胶在完全自组装前具有可注 射性。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于加入培养基该水凝胶可作为成骨细 胞三维培养的仿生支架；与组织液原位自组装于骨缺损区间隙，可作为仿生支架材料促进 骨缺损的修复；加入骨生长因子，可作为载体控制生长因子的释放，促进骨形成，缩短疗程。
全文摘要
本发明公开了一种新型的可注射多肽水凝胶的制备方法。将具有特定序列的多肽溶液，利用自组装原理在37℃、pH为7的条件下形成具有成骨活性的多肽水凝胶仿生支架，该法具有制备过程简单，水凝胶成分单纯可控，安全性高，在完全自组装前具有可注射性，可原位自组装于任何形态的骨缺损区间隙，作为仿生支架材料促进骨修复，加入骨生长因子，可作为载体控制生长因子的释放，缩短疗程。该体系可根据需要加入培养基作为成骨细胞三维培养的仿生支架。
文档编号A61L27/54GK102100925SQ20091015506
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者吴铭芳, 张小磊, 张锋, 石珏, 胡飞琴, 谢志坚 申请人:浙江大学医学院附属口腔医院
技术领域：
本发明涉及一种新型的可注射多肽水凝胶的制备方法。特别地，涉及一种利用自 组装原理形成具有成骨活性的多肽水凝胶支架，该体系可注射，能填满任何形状的骨缺损 间隙，形成促骨再生的仿生活性支架。
背景技术：
组织工程学是20世纪80年代中后期提出并建立起来的一门新兴交叉学科。骨 组织工程的建立和发展，为探索和寻求理想的骨再生开辟了新的研究领域。自1994年 Bagambisa发现成骨细胞对材料有选择性，人们一直在努力寻找一种更适宜细胞生长的支 架材料。目前骨组织工程支架材料按其来源可分为生物活性陶瓷、生物衍生骨支架材料、可 降解高分子材料等。然而骨缺损形态往往非常复杂，尤其在口腔颂面部，如牙周炎引起的牙 槽骨缺损，囊肿、肿瘤导致的骨吸收，及颂骨整复过程中产生的不规则间隙及先天骨缺损间 隙等均无法预制理想的支架模型，严重制约着骨组织工程在口腔医学中的应用前景。目前国内口腔临床使用的骨填充材料均被国外品牌所垄断，如颗粒状的bio-oss 等，但价格昂贵，操作复杂严重制约着其在临床上的推广应用。因此寻求具有自主知识产 权，可填满任何形状间隙，并与周围组织密切接触的促骨再生仿生活性支架材料非常迫切， 此三维立体空间结构载体能够为成骨性细胞的粘附、增殖、生长和功能发挥提供一个最佳 的微环境，同时也能够为新骨组织的形成提供空间和支架。本技术在生物材料、生物化学、细胞分子生物学、口腔临床医学等领域的最新研究 成果指引下，合成具有成骨活性的多肽，在一定条件下与水分子原位自组装成具有成骨活 性的水凝胶支架，并且由于该体系可注射，能填满任何形状的骨缺损间隙，形成促骨再生的 仿生活性支架，并可作为载体控制骨生长因子的释放，促进骨形成，缩短疗程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便的相对低廉的促骨再生仿生活性支架材料。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种新型的可注射多肽水凝胶的制 备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)具有特定序列的多肽的合成。(2)多肽溶液的配制，并以一定的比例混合。(3)在37°C、PH为7的条件下，数分钟后就有水凝胶形成。本发明具有以下技术效果，用本发明提供的仿生支架材料具有很好的骨组织相容 性，能快速诱导周围骨组织的生长。没有免疫原性，有生物降解性，产物为氨基酸，可被重新 吸收利用。并且在充分自组装成水凝胶前具有可注射性，从而可充填任何不规则的骨缺损 区，尤其适用于牙周病引起的骨缺损的治疗。
具体实施例方式液态多肽材料水凝胶通过注射引入骨受损空腔，在注射部位经充分自组装后形成 多孔支架水凝胶，并可在其上装上生长因子和其它信号分子，通过传统的控释系统和表面 工程与自组装的结合可以形成仿生支架。支架材料可以借助细胞表面的特异性受体向细胞 发出信号，通过细胞骨架或各种信号转导途径将信号传导至细胞质乃至细胞核，对细胞存 活、形态、功能、代谢、增殖、分化、迁移等基本生命活动具有较大影响。本发明的特点是通过分子自组装形成的水凝胶更能模拟精细的生物和天然大分子 体系，由于可注射纳米多肽自组装水凝胶既可以从分子水平来调控各种反应及结果，又避免了 其他如化学或物理交联的水凝胶对机体存在的潜在危害，是真正意义的仿生材料。其自组装条 件简单，有成骨活性，可以修复各种不规则形状的骨缺损。下面详细说明本发明的实施例。实施例1首先合成具有成骨活性的高纯度的多肽(粉末状，其氨基酸序列分别为 RADARADARADARADA, RADARGDARADARGDA, R为精氨酸，A为丙氨酸，D为天冬氨酸，G为甘氨 酸)。将多肽材料用去离子水配成1 %浓度的溶液(如IOmg的多肽溶于Iml的去离子水)， 然后将两种溶液以1 1(体积比)混合在一起，最后再滴加少量alpha-MEM培养基溶液， 在37°C、PH为7的条件下，静置数分钟后，凝胶逐渐形成。这样就获得了仿生的有成骨活性 的自组装多肽水凝胶材料，也是成骨细胞三维培养的优良仿生支架材料。实施例2首先合成具有成骨活性的高纯度的多肽(粉末状，其氨基酸序列分别为 RADARADARADARADA, RADARGDARADARGDA, R为精氨酸，A为丙氨酸，D为天冬氨酸，G为甘氨 酸)。将多肽材料用去离子水配成1 %浓度的溶液(如IOmg的多肽溶于Iml的去离子水)， 然后将两种溶液以1 1(体积比)混合在一起，用无菌的注射器将混合溶液注入不规则形 状的骨缺损区，在组织液(如血液)的诱导下原位自组装形成水凝胶，作为支架材料促进骨 缺损的修复。实施例3首先合成高纯度的多肽(粉末状，其氨基酸序列分别为RADA16，R为精氨酸，A为 丙氨酸，D为天冬氨酸)。将多肽材料用去离子水配成1 %浓度的溶液，再加入一定量的 rhOP-Ι配成OP-I多肽水凝胶缓释系统(如IOmg的多肽溶于Iml的去离子水，再加入2ug rhOP-1)，，在37°C、PH为7的条件下，静置数分钟后形成水凝胶，该多肽水凝胶系统具有 OP-I缓释功能。上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和 权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种新型的可注射多肽水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)具有 特定序列的多肽的合成；(2)多肽溶液的配制，并以一定的比例混合，可根据需要加入培养 基、组织液及生长因子；(3)在37°C、PH为7的条件下，数分钟后就有水凝胶形成。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于该水凝胶在完全自组装前具有可注 射性。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于加入培养基该水凝胶可作为成骨细 胞三维培养的仿生支架；与组织液原位自组装于骨缺损区间隙，可作为仿生支架材料促进 骨缺损的修复；加入骨生长因子，可作为载体控制生长因子的释放，促进骨形成，缩短疗程。
全文摘要
本发明公开了一种新型的可注射多肽水凝胶的制备方法。将具有特定序列的多肽溶液，利用自组装原理在37℃、pH为7的条件下形成具有成骨活性的多肽水凝胶仿生支架，该法具有制备过程简单，水凝胶成分单纯可控，安全性高，在完全自组装前具有可注射性，可原位自组装于任何形态的骨缺损区间隙，作为仿生支架材料促进骨修复，加入骨生长因子，可作为载体控制生长因子的释放，缩短疗程。该体系可根据需要加入培养基作为成骨细胞三维培养的仿生支架。
文档编号A61L27/54GK102100925SQ20091015506
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者吴铭芳, 张小磊, 张锋, 石珏, 胡飞琴, 谢志坚 申请人:浙江大学医学院附属口腔医院
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