一种矿化骨组织工程支架及其制备方法

摘要

本发明公开了一种矿化骨组织工程支架，包括多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架和在多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中原位形成的钙磷矿化物；多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架包括多孔聚酯骨架和与多孔聚酯骨架复合的两性离子水凝胶。本发明还公开了上述矿化骨组织工程支架的制备方法。本发明的复合支架能够实现对于骨生长因子的高效缓释并赋予整体支架表面高效骨传导和骨诱导性能，可实现在超低rhBMP‑2剂量下即可促进骨缺损的功能性修复，提高支架材料的生物安全性能。

权利要求

1.一种矿化骨组织工程支架，其特征在于，该矿化骨组织工程支架包括多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架和在所述多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中原位形成的钙磷矿化物；所述多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架包括多孔聚酯骨架和与所述多孔聚酯骨架复合的两性离子水凝胶；所述钙磷矿化物分布在所述多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架表面及内部孔隙中；所述矿化骨组织工程支架用于负载骨生长因子，能够实现对于骨生长因子的高效缓释并赋予整体支架表面高效骨传导、骨诱导性能。

2.根据权利要求1所述的矿化骨组织工程支架，其特征在于，所述多孔聚酯/两性离子水凝胶支架内部贯穿有孔径为10～200μm相互连通的孔隙。

3.根据权利要求1所述的矿化骨组织工程支架，其特征在于，所述聚酯为乳酸、羟基乙酸和己内酯中一种单体的均聚物或两种以上单体的共聚物；所述两性离子水凝胶由含有不饱和化学键的磷铵、磺胺和羧铵两性离子单体中的一种或两种以上两性离子单体交联而成；所述两性离子水凝胶在所述多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中所占质量比重为1～

99％。

4.根据权利要求3所述的矿化骨组织工程支架，其特征在于，所述含有不饱和化学键的磷铵、磺胺或者羧铵两性离子单体包括甲基丙烯酸酯型两性离子单体、丙烯酸酯型两性离子单体、甲基丙烯酰胺酯型两性离子单体、丙烯酰胺酯型两性离子单体、苯乙烯型两性离子单体和乙烯基型两性离子单体中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的矿化骨组织工程支架，其特征在于，所述矿化骨组织工程支架的制备方法包括：将含钙离子的前驱体和含磷酸根离子的前驱体在所述多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中原位沉积，形成钙磷矿化物；所述钙磷矿化物包括磷酸钙、羟基磷灰石和磷酸八钙中的一种或多种；所述钙磷矿化物中，钙与磷的摩尔比为1：1.0～2.0。

6.根据权利要求5所述的矿化骨组织工程支架，其特征在于，所述含钙离子的前驱体为氯化钙，所述含磷酸根离子的前驱体为磷酸。

7.根据权利要求1所述的矿化骨组织工程支架，其特征在于，所述钙磷矿化物在所述矿化骨组织工程支架中所占质量比重为20～80％。

8.权利要求1～7中任意一项所述的矿化骨组织工程支架的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)配制包含两性离子单体、引发剂和交联剂的两性离子水凝胶预聚液，将两性离子水凝胶预聚液滴加在多孔聚酯骨架表面，待所述预聚液均匀渗入所述多孔聚酯骨架内部，对所述两性离子水凝胶预聚液中的预聚体进行交联，然后在无菌磷酸盐缓冲溶液中静置除去杂质，最后冷冻干燥，制得所述聚酯/两性离子水凝胶复合支架；

2)将步骤1)制得的所述聚酯/两性离子水凝胶复合支架浸泡在含钙离子和磷酸根离子的溶液中，然后浸泡在氨水中使所述钙离子和磷酸根离子反应，在所述聚酯/两性离子水凝胶复合支架中形成钙磷矿化物，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中静置，真空干燥后制得所述矿化骨组织工程支架。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述交联的方法为紫外光交联，所述紫外光交联的时间为1～300min；步骤2)中，所述含钙离子和磷酸根离子的溶液中，钙离子的浓度为0.1～5mol/L，PO43-的浓度为0.1～5mol/L；所述聚酯/两性离子水凝胶复合支架浸泡在含钙离子和含磷酸根离子的溶液中的时间为0.1～96h；所述氨水的质量浓度为1-25％，所述浸泡在氨水中使复合支架中形成钙磷矿化物的时间为0.05～96h。

说明书

一种矿化骨组织工程支架及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种能对生长因子形成高效缓释的矿化复合骨组织工程支架及其制备方法。

背景技术

[0002] 在世界范围内，由创伤损伤、肿瘤、疾病和感染等所导致的骨缺损每年都在折磨着众多的患者。现全球每年有超过2,000,000人次病人接受骨移植手术。自体骨、异体骨是当前临床中用于骨缺损修复的主要手段。但由于自体骨的来源有限，异体骨存在潜在的免疫排斥等方面的缺陷，寻求可替代性的高效骨修复材料具有重大科学意义和社会意义。

[0003] 在人工骨修复材料中加入外源性生长因子如BMP-2是被临床证实的有效加速骨缺损修复的方法。然而，临床中有效治疗所需高剂量生长因子的使用存在生物安全性方面的危险，因此，如何在保证疗效的前提下降低生长因子的剂量以提高治疗的生物安全性能是现在人工骨修复材料研究的热点与难点。将生长因子包埋在支架材料之中(Biomaterials 2013，34，(6)，1644-1656；Bone 2011，49，(3)，485-492)或固定在支架材料之上(Biomaterials 2011，32，(26)，6183-6193；Tissue Engineering Part A 2011，17，(17-
18)，2153-2164)是现行骨修复材料之中通用的手段。随着支架材料的逐渐降解，生长因子会逐渐释放，从而引导干细胞向成骨细胞分化并最终功能性修复骨缺损。但是，将生长因子包埋于支架之中，支架材料的降解并非完全可控；将生长因子固定于支架材料之上，由于生长因子的构象会发生变化，因此难免会对生长因子的活性产生不利影响。因此，寻求一种高效地装载但不影响生长因子活性的策略对达到对生长因子高效缓释至关重要。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种制备方法简单，条件温和，操作简便，能装载生长因子并具有生长因子高效缓释性能，可高效促进成骨的矿化骨组织工程支架。

[0005] 本发明的另一目的在于提供制备上述矿化骨组织工程支架的方法。

[0006] 技术方案：本发明提供一种矿化骨组织工程支架，该矿化骨组织工程支架包括多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架和在多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中原位形成的钙磷矿化物；多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架包括多孔聚酯骨架和与多孔聚酯骨架复合的两性离子水凝胶。

[0007] 本发明利用两性离子水凝胶的两性离子特殊的正负电荷结构与钙磷矿化物矿化前驱体钙离子、磷酸根离子的相互作用，高效地驱动钙磷矿化物在支架表面以及内部沉积，形成新型有机/无机复合多孔骨组织工程支架，具备对生长因子的高效缓释功能以及高效的骨传导和骨诱导性能。在超低生长因子剂量下即可促进骨缺损的功能性修复，提高支架材料的生物安全性能。生物矿化支架可根据不同的临床需要制备所需大小和形状，例如，形状可以是柱状、圆饼状、长方体等。

[0008] 优选地，上述多孔聚酯/两性离子水凝胶支架内部贯穿有孔径为10～200μm相互连通的孔隙。

[0009] 上述聚酯应为生物安全性能好的可生物降解聚酯材料，优选地，上述聚酯可以是聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯或乳酸、羟基乙酸和己内酯中两种以上单体的共聚物。

[0010] 上述两性离子水凝胶应为生物安全性能好的材料，例如，可以是由含有不饱和化学键的磷铵、磺胺和羧铵两性离子单体中的一种或两种以上两性离子单体交联而成，更具体地，含有不饱和化学键的磷铵、磺胺或者羧铵两性离子单体可以是甲基丙烯酸酯型两性离子单体、丙烯酸酯型两性离子单体、甲基丙烯酰胺酯型两性离子单体、丙烯酰胺酯型两性离子单体、苯乙烯型两性离子单体和乙烯基型两性离子单体中的一种或多种。

[0011] 多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中，两性离子水凝胶所占质量比重为1～99％，优选地，两性离子水凝胶所占质量比重为5～90％。

[0012] 上述矿化骨组织工程支架中，钙磷矿化物分布在所述多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架表面及内部孔隙中；优选地，矿化骨组织工程支架的制备方法包括：将含钙离子的前驱体和含磷酸根离子的前驱体在多孔聚酯/两性离子水凝胶复合支架中原位沉积，形成钙磷矿化物；钙磷矿化物包括磷酸钙、羟基磷灰石和磷酸八钙中的一种或多种；含钙离子的前驱体和含磷酸根离子的前驱体中，钙与磷的摩尔比为1∶1.0～2.0；含钙离子的前驱体可以是任意在水中可以释放钙离子的化合物，作为本发明的一个示例，为氯化钙(CaCl2)，含磷酸根离子的前驱体可以是任意在水中可以释放磷酸根离子的化合物，作为本发明的一个示例，为磷酸(H3PO4)；钙磷矿化物在矿化骨组织工程支架中所占质量比重为20～80％。

[0013] 本发明另一方面提供矿化骨组织工程支架的制备方法，包括以下步骤：

[0014] 1)配制包含两性离子单体、引发剂和交联剂的两性离子水凝胶预聚液，将两性离子水凝胶预聚液滴加在多孔聚酯骨架表面，待预聚液均匀渗入所述多孔聚酯骨架内部，对两性离子水凝胶预聚液中的预聚体进行交联，然后在无菌磷酸盐缓冲溶液中静置除去杂质，最后冷冻干燥，制得聚酯/两性离子水凝胶复合支架；

[0015] 2)将步骤1)制得的聚酯/两性离子水凝胶复合支架浸泡在含钙离子和磷酸根离子的溶液中，然后浸泡在氨水中使钙离子和磷酸根离子反应，在聚酯/两性离子水凝胶复合支架中形成钙磷矿化物，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中静置，真空干燥后制得所述矿化骨组织工程支架。

[0016] 步骤1)中，交联的方法只要可以将预聚体交联得到聚合物即可，作为本发明的一个示例，联交的方法可以选用紫外光交联，紫外光交联的时间优选为1～300min；优选地，步骤2)中，含钙离子和含磷酸根离子的溶液中，钙离子的摩尔量为0.1～5mol/L，PO43-的摩尔量为0.1～5mol/L；聚酯/两性离子水凝胶复合支架浸泡在含钙离子和含磷酸根离子的溶液中的时间为0.1～96h；浸泡在氨水中使复合支架中形成钙磷矿化物的时间为0.05～96h；氨水的质量浓度为1-25％。

[0017] 有益效果：本发明的矿化复合骨组织工程支架以生物可降解的聚酯为骨架，引入两性离子水凝胶为矿化模板，利用两性离子特殊的正负电荷结构与钙磷矿化物矿化前驱体钙离子、磷酸根离子的相互作用，有效驱动钙磷矿化物在支架表面及内部的均匀原位形成，均匀沉积，实现了优异的矿化效果。支架表面钙磷矿物质表面晶格结构能够与蛋白质发生静电作用，稳固地将rhBMP-2吸附在表面，实现高效的缓释功能，并且赋予整体支架骨传导、骨诱导性能，大大降低了治疗费用和潜在风险。本发明的钙磷矿化支架制备方法简单，反应条件温和，矿化速度较快，可制成应用于创伤骨科修复重建的钙磷骨组织工程支架，在组织工程领域具有广阔的应用市场前景。

附图说明

[0018] 图1为饼状矿化复合骨组织工程支架宏观和微观形貌以及钙磷元素分析，其中，图a为矿化复合骨组织工程支架表面钙磷矿物质形貌结构及钙磷元素测试图，图b为矿化复合骨组织工程支架内部钙磷矿物质形貌结构及钙磷元素测试图，图c为矿化复合骨组织工程支架表面和内部钙磷元素摩尔比统计结果，图d为矿化复合骨组织工程支架表面和侧面宏观形貌及尺寸大小；图a左下角插图中所检测出的元素主要是C、O、Ca、P，不显示水凝胶中的S元素，说明支架表面钙磷矿物层较厚；图b左下角插图中检测出C、O、Ca、P以及S元素，说明支架内部钙磷矿物层较薄。

[0019] 图2为聚酯/两性离子水凝胶复合支架和聚酯/两性离子水凝胶骨组织工程支架对于骨形貌发生蛋白-2(rhBMP-2)的缓释效果曲线。

[0020] 图3为装载rhBMP-2的钙磷矿化支架植入鼠颅骨缺损处后4周和8周的μ-CT图像。

具体实施方式

[0021] 下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0022] 实施例1

[0023] (1)制备PCL/两性离子水凝胶复合支架

[0024] 将0.5mmol 3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐(SBMA)溶于1.75mL磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，并加入50μL偶氮引发剂VA-086(10mg/mL)和25μL交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯形成磺胺两性离子水凝胶预聚液。将聚己内酯(PCL)聚合物溶于1，4-二氧六环中，通过冷冻干燥法制备出多孔聚己内酯支架；在多孔PCL支架表面滴加50μL本实施例制备的磺胺两性离子水凝胶预聚液，待预聚液完全浸润至支架内部后，进行紫外交联，正反面各辐照5min后，在37℃无菌磷酸盐缓冲溶液中浸泡12h，冷冻干燥除去水后即得两性离子水凝胶质量比为10％的PCL/两性离子水凝胶复合支架，孔径约为150μm。

[0025] (2)PCL/两性离子水凝胶复合支架的矿化

[0026] 将0.041molCaCl2和0.024molH3PO4加入离心管中，加30mL去离子水使其完全溶解制备出钙磷矿化液，然后将步骤1)制备出的PCL/两性离子水凝胶复合支架浸泡在钙磷矿化液中6h，然后浸泡在15％氨水中3h使钙磷晶体析出，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中37℃静置12h，真空干燥后制得PCL/两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架。

[0027] 实施例2

[0028] (1)制备PLGA/两性离子水凝胶复合支架

[0029] 将1mmol 3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐(SBMA)溶于3.5mL磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，并加入100μL偶氮引发剂VA-086(10mg/mL)和50μL交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯形成磺铵两性离子水凝胶预聚液。将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于1，4-二氧六环中，通过冷冻干燥法制备出多孔聚己内酯支架；在多孔PLGA支架表面滴加150μL本实施例制备的磺胺两性离子水凝胶预聚液，待预聚液完全浸润至支架内部后，进行紫外交联，正反面各辐照12min后，在37℃无菌磷酸盐缓冲溶液中浸泡12h，冷冻干燥除去水后即得两性离子水凝胶质量比为50％的PLGA/两性离子水凝胶复合支架，孔径约为100μm。

[0030] (2)PLGA/两性离子水凝胶复合支架的矿化

[0031] 将0.075molCaCl2和0.045molH3PO4加入离心管中，加40mL去离子水使其完全溶解制备出钙磷矿化液，然后将步骤1)制备出的PLGA/两性离子水凝胶复合支架浸泡在钙磷矿化液中10h，然后浸泡在5％氨水中5h使钙磷晶体析出，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中37℃静置8h，真空干燥后制得PLGA/两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架。

[0032] 实施例3

[0033] (1)制备PLA/两性离子水凝胶复合支架

[0034] 将7mmol 3-[[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]二甲基铵]丙酸酯(CBMA)溶于9mL磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，并加入300μL偶氮引发剂VA-086(10mg/mL)和70μL交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯形成羧铵两性离子水凝胶预聚液。将聚乳酸(PLA)聚合物溶于1，4-二氧六环中，通过冷冻干燥法制备出多孔聚己内酯支架；在多孔PLA支架表面滴加200μL本实施例制备的羧胺两性离子水凝胶预聚液，待液体完全浸润至支架内部后，进行紫外交联，正反面各辐照15min后，在37℃无菌磷酸盐缓冲溶液中浸泡12h，冷冻干燥除去水后即得两性离子水凝胶质量比为65％的PLA/两性离子水凝胶复合支架，孔径约为65μm。

[0035] (2)PLA/两性离子水凝胶复合支架的矿化

[0036] 将0.09molCaCl2和0.07molH3PO4加入离心管中，加45mL去离子水使其完全溶解制备出钙磷矿化液，然后将步骤1)制备出的PLA/两性离子水凝胶复合支架浸泡在钙磷矿化液中8h，然后浸泡在10％氨水中7h使钙磷晶体析出，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中37℃静置15h，真空干燥后制得PLA/两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架。

[0037] 实施例4

[0038] (1)制备PLGA/两性离子水凝胶复合支架

[0039] 将3mmol 2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)溶于7mL磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，并加入120μL偶氮引发剂VA-086(10mg/mL)和55μL交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯形成磷胺两性离子水凝胶预聚液。将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于1，4-二氧六环中，通过冷冻干燥法制备出多孔聚己内酯支架；在多孔PLGA支架表面滴加100μL本实施例制备的磷胺两性离子水凝胶预聚液，待液体完全浸润至支架内部后，进行紫外交联，正反面各辐照20min后，在37℃无菌磷酸盐缓冲溶液中浸泡11h，冷冻干燥除去水后即得两性离子水凝胶质量比为45％的PLGA/两性离子水凝胶复合支架，孔径约为80μm。

[0040] (2)PLGA/两性离子水凝胶复合支架的矿化

[0041] 将0.04molCaCl2和0.025molH3PO4加入离心管中，加80mL去离子水使其完全溶解制备出钙磷矿化液，然后将步骤1)制备出的PLGA/两性离子水凝胶复合支架浸泡在钙磷矿化液中8h，然后浸泡在1％氨水中4.5h使钙磷晶体析出，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中25℃静置20h，真空干燥后制得PLGA/两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架。

[0042] 实施例5

[0043] (1)制备PLGA/两性离子水凝胶复合支架

[0044] 将3mmol 3-[[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]二甲基铵]丙酸酯(CBMA)溶于7mL磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，并加入120μL偶氮引发剂VA-086(10mg/mL)和55μL交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯形成羧胺两性离子水凝胶预聚液。将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于1，4-二氧六环中，通过冷冻干燥法制备出多孔聚己内酯支架；在多孔PLGA支架表面滴加100μL本实施例制备的羧胺两性离子水凝胶预聚液，待液体完全浸润至支架内部后，进行紫外交联，正反面各辐照20min后，在37℃无菌磷酸盐缓冲溶液中浸泡11h，冷冻干燥除去水后即得两性离子水凝胶质量比为45％的PLGA/两性离子水凝胶复合支架，孔径约为80μm。

[0045] (2)PLGA/两性离子水凝胶复合支架的矿化

[0046] 将0.04molCaCl2和0.025molH3PO4加入离心管中，加80mL去离子水使其完全溶解制备出钙磷矿化液，然后将步骤1)制备出的PLGA/两性离子水凝胶复合支架浸泡在钙磷矿化液中8h，然后浸泡在25％氨水中4.5h使钙磷晶体析出，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中25℃静置20h，真空干燥后制得PLGA/两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架。

[0047] 实施例6

[0048] (1)制备PLGA/两性离子水凝胶复合支架

[0049] 将4mmol 2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)溶于6mL磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，并加入85μL偶氮引发剂VA-086(10mg/mL)和45μL交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯形成磷胺两性离子水凝胶预聚液。将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于1，4-二氧六环中，通过冷冻干燥法制备出多孔聚己内酯支架；在多孔PLGA支架表面滴加125μL本实施例制备的磷胺两性离子水凝胶预聚液，待液体完全浸润至支架内部后，进行紫外交联，正反面各辐照18min后，在37℃无菌磷酸盐缓冲溶液中浸泡8h，冷冻干燥除去水后即得两性离子水凝胶质量比为48％的PLGA/两性离子水凝胶复合支架，孔径约为75μm。

[0050] (2)PLGA/两性离子水凝胶复合支架的矿化

[0051] 将0.05molCaCl2和0.016molH3PO4加入离心管中，加35mL去离子水使其完全溶解制备出钙磷矿化液，然后将步骤1)制备出的PLGA/两性离子水凝胶复合支架浸泡在钙磷矿化液中8h，然后浸泡在20％氨水中6h使钙磷晶体析出，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中37℃静置15h，真空干燥后制得PLGA/两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架。

[0052] 实施例7

[0053] (1)制备PLGA/两性离子水凝胶复合支架

[0054] 将4mmol 2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)溶于6mL磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，并加入85μL偶氮引发剂VA-086(10mg/mL)和45μL交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯形成磷胺两性离子水凝胶预聚液。将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于1，4-二氧六环中，通过冷冻干燥法制备出多孔聚己内酯支架；在多孔PLGA支架表面滴加125μL本实施例制备的磷胺两性离子水凝胶预聚液，待液体完全浸润至支架内部后，进行紫外交联，正反面各辐照18min后，在37℃无菌磷酸盐缓冲溶液中浸泡8h，冷冻干燥除去水后即得两性离子水凝胶质量比为48％的PLGA/两性离子水凝胶复合支架，孔径约为75μm。

[0055] (2)PLGA/两性离子水凝胶复合支架的矿化

[0056] 将0.05mol CaCl2和0.016mol H3PO4加入离心管中，加35mL去离子水使其完全溶解制备出钙磷矿化液，然后将步骤1)制备出的PLGA/两性离子水凝胶复合支架浸泡在钙磷矿化液中8h，然后浸泡在15％氨水中6h使钙磷晶体析出，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中37℃静置15h，真空干燥后制得PLGA/两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架。

[0057] 实施例8

[0058] (1)制备PCL/两性离子水凝胶复合支架

[0059] 将5mmol2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)溶于10mL磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，并加入100μL偶氮引发剂VA-086(10mg/mL)和70μL交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯形成磷胺两性离子水凝胶预聚液。将聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于1，4-二氧六环中，通过冷冻干燥法制备出多孔聚己内酯支架；在多孔PLGA支架表面滴加180μL本实施例制备的磷胺两性离子水凝胶预聚液，待液体完全浸润至支架内部后，进行紫外交联，正反面各辐照25min后，在25℃无菌磷酸盐缓冲溶液中浸泡10h，冷冻干燥除去水后即得两性离子水凝胶质量比为52％的PCL/两性离子水凝胶复合支架，孔径约为66μm。

[0060] (2)PCL/两性离子水凝胶复合支架的矿化

[0061] 将0.035molCaCl2和0.038molH3PO4加入离心管中，加44mL去离子水使其完全溶解制备出钙磷矿化液，然后将步骤1)制备出的PCL/两性离子水凝胶复合支架浸泡在钙磷矿化液中16h，然后浸泡在15％氨水中12h使钙磷晶体析出，最后在无菌磷酸盐缓冲溶液中37℃静置12h，真空干燥后制得PCL/两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架。

[0062] 结构与性能表征

[0063] 对实施例2制备出的矿化骨组织工程支架进行结构和性能表征。图1为饼状矿化骨组织工程支架宏观和微观形貌以及钙磷元素分析，其中，图a为矿化骨组织工程支架表面钙磷矿物质形貌结构及钙磷元素测试图，图b为矿化骨组织工程支架内部钙磷矿物质形貌结构及钙磷元素测试图，图c为矿化骨组织工程支架表面和内部钙磷元素摩尔比统计结果，图d为矿化骨组织工程支架表面和侧面宏观形貌及尺寸大小；图a左下角插图中所检测出的元素主要是C、O、Ca、P，不显示水凝胶中的S元素，说明支架表面钙磷矿物层较厚；图b左下角插图中检测出C、O、Ca、P以及S元素，说明支架内部钙磷矿物层较薄。

[0064] 图2为PLGA/磺铵两性离子水凝胶复合支架和PLGA/磺铵两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架对于骨形貌发生蛋白-2(rhBMP-2)的缓释效果曲线。PLGA/磺铵两性离子水凝胶复合支架在2h内释放出8％左右的rhBMP-2，在72h内总释放量达到14％左右，而PLGA/磺铵两性离子水凝胶矿化骨组织工程支架表面特殊的晶格结构能够与蛋白质发生静电作用，稳固地将rhBMP-2吸附在表面，在2h内仅仅释放额0.04％，在72h内总释放量也仅仅只有装载总量的0.5％，因此，钙磷矿物质与PLGA/磺铵两性离子水凝胶复合支架的结合赋予了整体支架对于生长因子高效的缓释功能。

[0065] 图3为装载rhBMP-2的矿化骨组织工程支架植入鼠颅骨缺损处后4周和8周的μ-CT图像。装载有400ngrhBMP-2的矿化骨组织工程支架植入鼠颅骨缺损处后4周已经出现明显的新骨生成，并且新骨从边缘向内部生长，在术后8周后，缺损处新生骨量有了明显的增加，新骨几乎全部覆盖缺损位置，因此，装载低剂量(400ng)rhBMP-2的矿化骨组织工程支架能够在短期内实现明显的骨修复效果。

[0066] 实施例1、3～8结构与性能表征与实施例2类似。