[發(fā)明專利]一種基于蠶絲的生物型可降解人工韌帶

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210410779.5
• 申請(qǐng)日: 2012-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN103767806A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李翔;邊衛(wèi)國(guó);張衛(wèi)剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州瑞世醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號(hào): A61F2/08
• 分類號(hào): A61F2/08;A61L27/22
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物制造領(lǐng)域，特別涉及人工韌帶與組織工程韌帶構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

基于前交叉韌帶特別的解剖位置與結(jié)構(gòu)，其在日常生活及體育活動(dòng)中承受著巨大的應(yīng)力，是人體最容易損傷的韌帶。研究表明美國(guó)每年約25萬例被診斷為前交叉韌帶損傷，其中7.5萬例接受韌帶重建治療。我國(guó)每年超過40萬的患者需要進(jìn)行韌帶置換手術(shù)。然而，由于價(jià)格及手術(shù)效果等因素的影響，2009年全年，我國(guó)僅有9.5萬韌帶疾病患者接受韌帶置換手術(shù)。目前，?臨床上存在多種以移植為基礎(chǔ)的韌帶重建的方法,包括自體移植，異體移植，異種移植等，但這些方法均存在難以避免的缺點(diǎn)，如取韌帶區(qū)損傷,?疾病傳播,?免疫反應(yīng),?力學(xué)功能不匹配,?韌帶松弛等。所以，臨床上迫切需要具有活化性能的人工前交叉韌帶。組織工程技術(shù)的發(fā)展為可活化的人工韌帶的設(shè)計(jì)及制造提供了一種新的方法。

支架是組織工程的關(guān)鍵要素之一，理想的韌帶組織工程支架需要生物可降解，良好的生物相容性，適宜的孔隙率及充分的生物力學(xué)性能。蠶絲蛋白是將抗原從天然生絲去除后的一種生物高聚物，長(zhǎng)久以來，一直被用來制造外科縫線，具有良好及可控的力學(xué)性能，最大抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到4.8?GPa，彈性形變可達(dá)到35%。研究表明作為細(xì)胞載體時(shí)，其在細(xì)胞相容性方面與膠原蛋白相當(dāng)，可以誘導(dǎo)成骨細(xì)胞粘附及增殖。植入體內(nèi)后蠶絲蛋白可以逐漸降解，抗拉強(qiáng)度逐漸下降。基于其良好的生物性能及機(jī)械性能，近10年來，大量研究將蠶絲蛋白作為韌帶或肌腱移植物。Horan?等的研究表明，利用蠶絲蛋白進(jìn)行韌帶重建時(shí)，線纜樣束狀結(jié)構(gòu)是最佳選擇。也有研究表明，?6根蠶絲進(jìn)行繩索樣纏繞后的纖維束可以被利用來進(jìn)行韌帶修復(fù)。在歐洲，一種基于蠶絲的名為SeriACL^TM人工前交叉韌帶，已進(jìn)入到了臨床實(shí)驗(yàn)階段。同時(shí)也有大量的研究工作正在進(jìn)行，以使基于蠶絲的組織工程型人工前交叉韌帶早日進(jìn)入臨床應(yīng)用。

然而，此前的這些研究在進(jìn)行蠶絲人工韌帶的生物力學(xué)研究時(shí)只關(guān)注于靜態(tài)條件下韌帶的力學(xué)性能，并以此為依據(jù)進(jìn)行韌帶結(jié)構(gòu)與表面處理的依據(jù)，這與人體日常生活的自然狀態(tài)完全不同。據(jù)估計(jì)，人體前交叉韌帶，每天平均要進(jìn)行3000次周期性運(yùn)動(dòng)，所以模擬步態(tài)加載下進(jìn)行韌帶的力學(xué)測(cè)試對(duì)組織工程型人工韌帶更為重要，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行韌帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，具有更高的可信度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服此前研究中韌帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的技術(shù)缺陷，設(shè)計(jì)一種動(dòng)態(tài)力學(xué)性能與人體韌帶性能相當(dāng)?shù)娜斯ろg帶結(jié)構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于蠶絲的生物性可降解人工韌帶，所述人工韌帶為纏繞結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外包含有四級(jí)結(jié)構(gòu)，由纖維纏繞為纖維束，由纖維束纏繞為絲，由絲纏繞為股，纖維的數(shù)量為A,纖維束的數(shù)量為B,絲的數(shù)量為C，股的數(shù)量為D，每級(jí)結(jié)構(gòu)在扭轉(zhuǎn)一圈的長(zhǎng)度，分別為a、b、c、d，單位mm。

所述A為6，B為2，C為96、144或288，D為1、2或3，a為0，b為2，c為10，d為0或12。

所述纖維為蠶絲。

本發(fā)明采用三種不同編制方法制造組織工程型前交叉韌帶，即雙股纏繞法、三股編織法、平行結(jié)構(gòu)法。其制造的人工韌帶包含有四級(jí)結(jié)構(gòu)，分別用A(a)，?B(b)，C(c)，D(d)來表示。A,?B,?C,?D?代表其在韌帶結(jié)構(gòu)中的級(jí)別，?A代表纖維,?B代表纖維束,?C代表絲，D代表股。括號(hào)中的小寫字母代表該級(jí)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)一圈的長(zhǎng)度（單位mm），0表示為平行結(jié)構(gòu)沒有扭轉(zhuǎn)三種不同結(jié)構(gòu)的韌帶其相關(guān)參數(shù)可以表示為雙股纏繞法6(0)*2(2)*144(10)*2(12),?三股編制法6(0)*2(2)*96(10)*3(12),?平行結(jié)構(gòu)法?6(0)*2(2)*288(10)*1(0)。

利用萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)（GassmannTheiss,?Bickenbach，德國(guó)）對(duì)制成的干燥和濕態(tài)韌帶進(jìn)行單純抗拉檢測(cè)和仿真步態(tài)模擬下進(jìn)行韌帶硬度與抗拉力的檢測(cè)。參照人體韌帶相關(guān)數(shù)據(jù)，初篩適宜進(jìn)行仿真分析的人工韌帶結(jié)構(gòu)。

為了模擬體內(nèi)周期加載環(huán)境，本研究開發(fā)了一種模擬體內(nèi)環(huán)境的周期加載生物反應(yīng)器，用于篩選后的韌帶進(jìn)行仿真步態(tài)模擬下的抗拉檢測(cè)，以確定適宜進(jìn)行人體前交叉韌帶重建最佳的人工韌帶結(jié)構(gòu)和編制方法，并以此為依據(jù)制蠶絲組織工程型人工前交叉韌帶。

經(jīng)試驗(yàn)證明，本發(fā)明所制造的人工韌帶，在濕態(tài)環(huán)境下的生物力學(xué)性能，具有更接近于自然韌帶的抗拉強(qiáng)度和彈性強(qiáng)度，適宜作為人體前交叉韌帶修復(fù)重建的材料。相比目前已有的在干態(tài)下優(yōu)化生物力學(xué)特性而得出的人工韌帶結(jié)構(gòu)，具有更高的可信度和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。