[發(fā)明專利]軟骨-骨一體化多孔仿生支架及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910589504.4
• 申請(qǐng)日: 2019-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN110180025B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈立濤;周廣東;劉豫;夏會(huì)堂;陳維明;劉延群;慈政;賈子豪;丁昊宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海國(guó)睿生命科技有限公司
• 主分類號(hào): A61L27/22
• 分類號(hào): A61L27/22;A61L27/24;A61L27/36;A61L27/50;A61L27/56;A61L27/58
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

本發(fā)明涉及一種軟骨?骨一體化多孔仿生支架及制備方法，該制備方法包括：制備軟骨脫細(xì)胞基質(zhì)粉末，制備骨組織脫鈣骨基質(zhì)粉末；配制明膠或膠原溶液；配制含軟骨脫細(xì)胞基質(zhì)的明膠或膠原混懸液，配制含脫鈣骨基質(zhì)的明膠或膠原混懸液；配成含軟骨脫細(xì)胞基質(zhì)及脫鈣骨基質(zhì)的明膠或膠原混懸液；經(jīng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)構(gòu)建軟骨?骨一體化的三維數(shù)字模型，經(jīng)3D打印成軟骨?骨一體化內(nèi)核網(wǎng)格框架；將軟骨?骨一體化網(wǎng)格框架固定于圓柱狀模具中，灌注含脫鈣骨基質(zhì)的明膠或膠原混懸液，制備骨相支架，灌注含軟骨脫細(xì)胞基質(zhì)及脫鈣骨基質(zhì)的明膠或膠原混懸液，制備交界相支架，再灌注含軟骨脫細(xì)胞基質(zhì)的明膠或膠原混懸液，制備軟骨相支架，制成軟骨?骨一體化三維冷凍支架。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)學(xué)組織工程，尤其涉及一種具有三維結(jié)構(gòu)的軟骨-骨一體化多孔仿生支架及其制備方法。

背景技術(shù)

由創(chuàng)傷、疾病、退變等各種原因造成的關(guān)節(jié)部位骨軟骨復(fù)合損傷是骨科臨床常見疾病，且在我國(guó)呈逐年上升趨勢(shì)，骨軟骨復(fù)合缺損的修復(fù)具有重大臨床需求。目前對(duì)于這種關(guān)節(jié)軟骨合并軟骨下骨的復(fù)合損傷治療困難，效果尚不能令人滿意，亟需研究理想的永久性修復(fù)重建措施。目前臨床常用的治療方法包括自體骨軟骨移植、異體骨軟骨移植以及人工關(guān)節(jié)置換術(shù)等。自體骨軟骨移植術(shù)來源有限，難以修復(fù)較大面積的缺損；異體骨軟骨移植術(shù)存在免疫排斥反應(yīng)和傳播疾病的可能；而嚴(yán)重缺損只能采用人工關(guān)節(jié)置換進(jìn)行治療，但目前常用的人工關(guān)節(jié)存在費(fèi)用昂貴、無生物學(xué)功能、異物排斥、遠(yuǎn)期磨損松動(dòng)等弊端。如何實(shí)現(xiàn)骨軟骨復(fù)合組織再生及永久性關(guān)節(jié)生理功能重建仍是難以攻克的國(guó)際難題。

組織工程技術(shù)的迅速發(fā)展，為關(guān)節(jié)骨軟骨復(fù)合損傷的再生修復(fù)提供了新的解決方案。組織工程學(xué)是涉及細(xì)胞生物學(xué)、材料科學(xué)、工程學(xué)以及生物反應(yīng)器的一門交叉學(xué)科，利用生命科學(xué)和工程學(xué)的基本原理和方法，構(gòu)建人體所需要組織，用于修復(fù)、替代因創(chuàng)傷、疾病而無功能的組織或器官。曾有采用兩種不同支架材料分別構(gòu)建組織工程骨、軟骨組織，然后組裝到一起的方法構(gòu)建組織工程骨-軟骨復(fù)合體，但是構(gòu)建出的骨-軟骨復(fù)合體存在骨、軟骨部分結(jié)合欠佳的問題。

利用仿生支架誘導(dǎo)原位軟骨-骨復(fù)合組織再生有望成為關(guān)節(jié)功能重建重要手段，但目前該領(lǐng)域尚無重大突破。其關(guān)鍵難點(diǎn)在于如何完成軟骨-骨一體化支架制備和微環(huán)境仿生模擬，實(shí)現(xiàn)生物關(guān)節(jié)的構(gòu)建。

軟骨及骨支架材料有很多種，其制備方式、方法亦有很多種。其中，天然材料的優(yōu)勢(shì)是生物相容性好、易降解、降解產(chǎn)物易吸收且毒副作用小，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)與性能存在差異。人工合成支架材料種類較多，因具有物理機(jī)械性能好、降解可控、來源不受限制等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注，但高分子生物材料存在一定的免疫原性，易發(fā)生炎癥、排斥反應(yīng)，親水性差，生物相容性欠佳；降解后的代謝產(chǎn)物有一定的腐蝕性等。依據(jù)仿生學(xué)原理，要想獲得最好的修復(fù)軟骨結(jié)果，就要選用與軟骨和骨基質(zhì)成分盡量相似的軟骨-骨組織工程支架。為此，我們?cè)趯?duì)軟骨組織及骨組織進(jìn)行成分復(fù)合改造，制備符合軟骨和骨基質(zhì)特點(diǎn)的一體化仿生多孔組織工程支架材料，使支架適應(yīng)軟骨及骨細(xì)胞生物學(xué)要求，以提高構(gòu)建組織工程一體化軟骨-骨的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容:

本發(fā)明的目的在于提供一種基于軟骨脫細(xì)胞基質(zhì)和脫鈣骨基質(zhì)的具有三維結(jié)構(gòu)的軟骨-骨一體化多孔仿生支架及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種軟骨-骨一體化多孔仿生支架的制備方法，包括如下步驟：

(1)將軟骨組織切成小塊，液氮中預(yù)冷，用低溫冷凍研磨儀和組織破碎機(jī)粉碎成細(xì)顆粒狀，制備成軟骨組織粉末，軟骨組織粉末經(jīng)脫細(xì)胞處理和真空冷凍干燥制成軟骨脫細(xì)胞基質(zhì)粉末；

(2)將骨組織切割成小塊，液氮中預(yù)冷，用低溫冷凍研磨儀和組織破碎機(jī)粉碎成細(xì)顆粒狀，制備成骨組織粉末，隨后進(jìn)行脫鈣、脫脂處理，經(jīng)真空冷凍干燥制成骨組織脫鈣骨基質(zhì)粉末；

(3)取一定質(zhì)量的明膠或膠原溶于去離子水中配成1-5％(w/v)濃度的明膠或膠原溶液，