[發明專利]一種雙因子程序釋放的仿生取向軟骨支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201810059754.2
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108159496B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王建華;張其清;孫曉敏;王營營;黃晨光
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: A61L27/40
• 分類號: A61L27/40;A61L27/48;A61L27/54;A61L27/58
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;高輝

本發明公開一種雙因子程序釋放的仿生取向軟骨支架及其制備方法，該仿生取向軟骨支架由上下兩層材料復合而成，上層表面層復合材料是由膠原、殼聚糖、透明質酸和負載KGN的PLAG微球制成；下層移行層復合材料是由膠原、殼聚糖、絲素蛋白和負載TGF?β1的聚賴氨酸?肝素鈉（PLL?HS）納米粒制成。本發明制備的仿生取向軟骨支架綜合了膠原良好的生物相容性和生物降解性，殼聚糖的抗菌性和可生物降解性，絲素蛋白的良好力學性能，以及透明質酸的潤滑和抗炎作用，對BMSCs具有良好的促進增殖和分化作用，可在修復早、中期KOA軟骨缺損的同時達到對KOA癥狀的緩解和治療，是一種較理想的骨關節炎軟骨缺損修復的醫用材料。

技術領域

本發明屬于生物醫用領域，具體涉及一種雙因子程序釋放的仿生取向軟骨支架及其制備方法。

背景技術

膝骨性關節炎（KOA）是一種以患者關節軟骨出現變形、骨質增生以及壞死等炎癥性病變為特征的骨關節炎疾病，其中以軟骨進行性退變和軟骨下骨重塑為主要特點，臨床主要表現為膝骨關節持續性疼痛、腫脹、活動障礙、膝關節畸形等，嚴重影響患者的健康。

臨床對KOA的治療主要分為手術治療和非手術治療兩種。手術治療主要有自體或者異體骨軟骨移植、關節清理術、鉆孔術以及膝關節周圍截骨術、膝關節融合術、人工全膝關節置換術等；非手術治療主要包括康復治療、藥物治療和針灸推拿治療，其中，補充外源性透明質酸具有修復被破壞的屏障、改善滑液生理功能、緩解關節疼痛、對細菌和毒素等侵入其保護性屏障作用。

在關節軟骨原位再生中，轉化生長因子（TGF-β1）不僅具有促進骨髓間充質干細胞（BMSCs）增殖并最終分化為軟骨細胞的作用，同時還通過抑制基質金屬蛋白酶的產生而在KOA治療中發揮重要作用。此外，近年來小分子化合物Kartogenin（KGN）被發現具有極強的促BMSCs向軟骨分化、協同TGF-β1和BMP-7促進軟骨細胞lubricin蛋白分泌的作用。除此之外，KGN還可促進腱-骨連接處形成軟骨樣組織，并且與殼聚糖結合的KGN較未結合的軟骨能力更強。因此，應用KGN定向誘導干細胞向目標細胞系分化為病缺損組織的治療提供了一種新的有效方法。但TGF-β1和KGN存在作用時間相對較短、易被降解和作用一過性等問題，如果能通過控緩釋放，可更好地發揮其生物學作用。

此外，正常軟骨由表面層、中間層、下層、鈣化層組成，自體骨髓腔BMSCs參與的軟骨重建可通過鈣化層和下層從而達到中間層或上層。本發明仿生設計與天然軟骨結構相似的具有上、下雙層結構的軟骨支架，同時在下層支架中引入上下貫通的陣列微管結構（利于BMSCs移行），結合在下層支架包載促BMSCs增殖的TGF-β1、上層支架包載促BMSCs分化的KGN，并通過材料結構以及因子包埋差異設計實現TGF-β1、KGN雙分子程序釋放，可達到有效修復軟骨缺損的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙因子程序釋放的仿生取向軟骨支架及其制備方法，其是在綜合考慮了種子細胞、生長因子和材料支架三方面因素的基礎上，構建的一種能讓內源性BMSCs易于遷移，并在移行過程中先后完成增殖和分化的仿生取向軟骨支架，其可在修復早、中期KOA軟骨缺損的同時達到對KOA癥狀的緩解和治療。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明要求保護一種雙因子程序釋放的仿生取向軟骨支架，其是以膠原、殼聚糖、透明質酸、負載KGN的PLGA微球為原料制備表面層復合材料，以膠原、殼聚糖、絲素蛋白、負載TGF-β1的PLL-HS納米粒為原料制備移行層復合材料，再以絲素蛋白為粘合劑將兩者粘合，制得具有上下雙層結構的仿生取向軟骨支架。

所述膠原來源于魚皮、豬皮、牛皮或牛腱；所述絲素蛋白從蠶繭中獲得。

本發明還要求保護所述雙因子程序釋放的仿生取向軟骨支架的制備方法，其包括如下步驟：

一、表面層復合材料的制備