[發明專利]一種用于個性化的骨修復材料和其制備方法

有效

• 申請號: 201410330587.2
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104147641A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 張麗君;張英;張登央;王飛;王妍
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/12;A61L27/54;A61L27/50;A61L27/58;A61L27/22
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 黃韌敏

技術領域

本發明涉及生物工程領域，具體涉及一種生物修復材料。

本發明還涉及所述生物修復材料的制備方法。

背景技術

骨組織損傷是人類健康面臨的一大難題。隨著醫學科學的發展，人工骨移植技術已經較為廣泛地應用于臨床，但至今人工骨移植仍存在一些問題，其中最嚴重的是骨組織短缺，供體不足，同時，人工骨移植治療方案最終仍難以修復受到損傷的骨組織或使之功能得到長期恢復。生物制造工程是一種重要的潛在替代治療措施，有望最終解決這個問題。當個體骨組織損傷或缺失時，生物制造技術采用植入器官代用品的方式進行個性化治療，這種方式可以在植入初期已經具有組織或器官的全部功能，并在體內生長的過程中逐步具有需要的組織或器官的功能。另外骨組織在人體內是一個立體組織，內部有血管、神經、骨細胞、骨髓等多種復雜的生物組成，設計三維的立體和制造其內部的通道也是需要必須解決的問題。

組織工程支架材料的目的是為構建組織的細胞提供一個三維支架，有利于細胞的黏附、增殖乃至分化，為細胞生長提供合適的外環境。生物可降解材料在組織工程研究中起著非常重要的作用，它是組織工程實現產業化的關鍵。

除了符合一般生物醫學材料的要求外，組織工程學所需的理想生物材料還需滿足如下要求：具備良好的生物相容性，不會因鄰近組織的排異反應而影響新組織的功能；具有可降解性及適宜的降解速率，當移植的細胞或組織在受體內存活時，支架材料可自行降解；具有符合細胞、組織器官要求的生物力學強度；具有良好的細胞界面關系，能相互作用以保存和促進細胞功能；易于塑型，便于加工成理想的二維或三維結構，而且移植到體內后能保持原有形狀；可以和其他活性分子復合，促進種子細胞的增殖與分化；易消毒性。

目前計算機輔助技術的加入，醫學影像技術及材料制作加工技術的進步又為組織工程的個性化治療創造了新的契機。如用非侵入計算機斷層掃描(CT)和核磁共振成像(MRI)進行三維重建，指導組織分類或創傷鑒別。目前計算機輔助設計和制作(CAD/CAM)以及快速成型技術(RP)制作硬組織模型、組織支架和定制型假體，3D打印技術的應用將近一步推動了CAD技術，可以用醫療影像數據建立個性化損傷或替代部位的數據庫，得到精準的體積和尺寸以及內部空隙等骨組織個體化模塊。

組織工程的最終目的是讓細胞在體外生長、分化為功能組織和器官。細胞的來源可大致分為成熟的細胞和干細胞，成熟的細胞又可分為自體和異體兩個不同的來源。自體細胞來源應該是最理想的細胞來源。所要通過的步驟基本上包括收取少量的自體細胞然后在體外培養增殖。之后這些組織可以用于組織工程或直接用于自體的治療。現在已經知道，不僅骨髓組織中存在的間質干細胞(MSCs)在一定條件下，可向成骨細胞、軟骨細胞、成肌細胞、脂肪細胞、成纖維細胞等分化，而且在其他組織如皮膚、肝、神經等也存在干細胞，這些干細胞還存在相互轉化的現象。研究表明，組織特異干細胞有可能作為組織工程的種子細胞來源，其中自體MSCs與支架材料復合構建的組織工程骨已有臨床應用的個案報道，顯示了臨床應用的良好前景。MSCs還易于實現外源基因的導入和表達，為基因治療開創了應用前景。人骨髓間充質干細胞(human?marrow?mesenchymal?stem?cells,hMSCs)由于獲取途徑較為方便,擴增表型穩定,同時避免了醫學倫理爭議,因而成為理想的組織工程骨種子細胞,用于向成軟骨細胞方向誘導以構建組織工程骨.Tali等研究采用hMSCs構建軟骨,體外接種生物活性材料并植入裸鼠體內,其成軟骨效果理想。

成熟細胞體外培養仍然是個值得研究的課題，因為如何有效地提高細胞在體外的增殖能力將對組織工程有直接影響，特別是病人急需這種細胞或自體細胞形成的組織或器官。生物反應器是安裝了將營養物、氣體(如氧氣和二氧化碳)和廢物控制在適當數量水平的攪拌器和傳感器的培養室。隨著組織在生物反應器中的生長，使其機械特性達到最佳將是極為關鍵的問題，因為許多組織在受到擴展、拉動或壓縮作用時會做出反應，進行重構或改變它們的總體結構。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種骨修復材料，該骨修復材料可用于個性化的骨修復，其具有生物相容性且可降解，具有生物骨材料所需要的安全、立體網狀結構、平衡降解的特點。