[發(fā)明專利]一種用于軟骨損傷修復(fù)的細(xì)胞-支架復(fù)合材料制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710578212.1
• 申請日: 2017-07-16
• 公開（公告）號: CN107376025B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘興華;朱向情;陳強(qiáng);陳慶華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九二〇醫(yī)院
• 主分類號: A61L27/38
• 分類號: A61L27/38;A61L27/26;A61L27/58
• 代理公司: 昆明知道專利事務(wù)所(特殊普通合伙企業(yè)) 53116
• 代理人: 姜開俠

本發(fā)明提供一種用于軟骨損傷修復(fù)的細(xì)胞?支架復(fù)合材料制備方法及應(yīng)用，屬于骨組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。該制備的細(xì)胞?支架復(fù)合材料的種子細(xì)胞采用具有多向分化潛能特性的、安全性較好的重編程細(xì)胞，支架采用魔芋葡甘聚糖和透明質(zhì)酸鈉混合制備的生物材料，細(xì)胞與支架通過共培養(yǎng)方法獲得細(xì)胞?支架復(fù)合材料。該復(fù)合材料制備方法較為簡單，制備的細(xì)胞?支架復(fù)合材料能夠有效修復(fù)軟骨損傷，在骨組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是在關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于軟骨損傷修復(fù)的細(xì)胞-支架復(fù)合材料制備方法及應(yīng)用，屬于骨組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

軟骨組織是一種蛋白多糖、膠原和透明質(zhì)酸等物質(zhì)含量豐富的組織，但血液供應(yīng)和軟骨細(xì)胞數(shù)量缺乏，因此，軟骨組織一旦受損，即便是微小的軟骨損傷也難以自然修復(fù)或愈合。目前，臨床上常用的關(guān)節(jié)軟骨損傷修復(fù)方法主要有軟骨和軟骨下骨去除、微骨折和軟骨下骨鉆孔、自體骨軟骨移植和同種異體骨軟骨移植、軟骨或骨膜移植等（劉效仿，等. 中華創(chuàng)傷骨科雜志，2014,16(6):537-539）。在這些方法中，由于自體骨軟骨移植方法具有安全、有效等優(yōu)點(diǎn)，是臨床最為常用的治療方法，但是該方法最大的弊端在于，自體骨軟骨采集不但會給患者帶來新的創(chuàng)傷，同時也給患者帶來嚴(yán)重的心理和生理負(fù)擔(dān)。而異體骨軟骨移植雖然可成為臨床上治療軟骨損傷的替代材料，但由于供體限制，難以大幅應(yīng)用，同時還可能存在嚴(yán)重的免疫排斥反應(yīng)和疾病傳播風(fēng)險。微骨折和軟骨下骨鉆孔也是較為常用的軟骨修復(fù)方法，能夠通過微骨折和軟骨下骨鉆孔使干細(xì)胞到達(dá)缺損部位，但由于局部環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力差異，干細(xì)胞容易產(chǎn)生纖維軟骨修復(fù)，只能暫時或短期緩解病人疼痛。因此，尋求一種新的、切實(shí)可行的軟骨治療和修復(fù)方法是當(dāng)前研究的主要方向和目標(biāo)。軟骨組織工程學(xué)的興起和快速發(fā)展為治療關(guān)節(jié)軟骨疾病和缺損提供了一種新的思路和途徑。

軟骨組織工程的基本原理是將軟骨種子細(xì)胞種植于可生物降解、組織相容性較好的生物材料上形成細(xì)胞-生物材料復(fù)合物，通過體外培養(yǎng)，種植在生物材料上的細(xì)胞不斷生長和增殖，然后再把細(xì)胞-生物材料復(fù)合物移植入軟骨缺損部位，隨著生物材料的自行降解和吸收，種植的細(xì)胞不斷增殖并分泌細(xì)胞因子和基質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對軟骨損傷部位的治療和修復(fù)（Vacanti CA, et al., Plast Reconstr Surg, 1991, 88(5): 753-759; Cao Y, etal., Transplant Proc, 1994, 26(6): 3390-3392）。生物支架材料作為種子細(xì)胞的載體，它所形成的三維空間結(jié)構(gòu)不僅為細(xì)胞提供氣體交換，排除廢料的場所，同時也為細(xì)胞的大量增殖提供足夠的空間；而細(xì)胞作為軟骨損傷修復(fù)的種子，在移植到軟骨缺損部位后不僅大量增殖，更為重要的是能夠分泌細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞因子，這不僅促進(jìn)支架材料的降解和吸收，同時所分泌的部分成份能夠?qū)浌菗p傷部位進(jìn)行填充。由此可見，種子細(xì)胞和生物支架是軟骨組織工程最重要的兩個要素，因此，良好的種子細(xì)胞和生物支架以及二者及與組織良好的生物相容性是軟骨有效修復(fù)的關(guān)鍵。

目前認(rèn)為，理想的種子細(xì)胞應(yīng)當(dāng)具備以下基本條件：（1）取材方便，對機(jī)體損傷小；（2）體內(nèi)、外生長和增殖能力較強(qiáng)，能夠在較短時間內(nèi)獲得足夠數(shù)量的細(xì)胞；（3）體內(nèi)、外的成骨能力較強(qiáng)；（4）具有穩(wěn)定的生物學(xué)功能，成骨后能夠穩(wěn)定保持與正常骨細(xì)胞相似的生物學(xué)特性并維持一定時間；（5）良好的材料和組織相容性，能夠在支架材料上大量增殖，在體內(nèi)環(huán)境能保持良好的生物學(xué)特性。當(dāng)前，種子細(xì)胞的來源主要有成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞、基因修飾細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞等。

成骨細(xì)胞是來源于骨組織或骨膜等組織的細(xì)胞類型，其在體內(nèi)、外均具有較強(qiáng)的成骨能力（Vacanti CA, et al., Transplant Proc, 1993, 25: 1019-1021; CastoldiM, et al., Cell Biol Int, 1997, 21(1):7-16），其培養(yǎng)條件也相對簡單，細(xì)胞易存活（Hankey DP, et al., Acta Orthop Scand, 2001, 72(4): 395-403）。但是成骨細(xì)胞取材會對供體造成額外損傷，且成骨細(xì)胞易于衰老，在臨床上難以推廣應(yīng)用。