[發明專利]一種用于軟骨修復的仿生多層膠原支架及其制備方法

有效

• 申請號: 202010048585.X
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111249529B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 鄭秋堅;鄧展濤;馬元琛;李夢遠;鄭銘豪
• 申請（專利權）人: 廣東省人民醫院（廣東省醫學科學院）
• 主分類號: A61L27/40
• 分類號: A61L27/40;A61L27/24;A61L27/56;A61L27/12;A61L27/50;A61F2/28;A61F2/30
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 杜瑞鋒

本發明涉及一種醫用材料，具體涉及軟骨損傷再生領域，主要公開了一種用于軟骨修復的仿生多層膠原支架及其制備方法。本發明所述支架產品具有多層三維空間結構，通過降低材料的免疫原性，以及包括致密層、多孔層與屏障層的多層疊加設計，促進體內細胞募集，實現無外源細胞的生物材料誘導的體內軟骨再生，并優化再生策略，適用于軟骨損傷的治療和再生。

技術領域

本發明涉及一種醫用材料，具體涉及軟骨損傷再生領域，主要公開了一種用于軟骨修復的仿生多層膠原支架及其制備方法。

背景技術

由創傷或骨病所致關節部位骨軟骨缺損在臨床較常見，且嚴重影響患者生活質量，已成為目前肢體殘障的主要原因之一。膝部疾病可發生在各個年齡層的人群。膝部軟骨缺損可由創傷、扭傷、過度使用膝部、肌肉無力或一般磨損導致。由于關節軟骨特殊的組織結構及生物學特性，雖然已知有許多治療關節軟骨缺損的方法，包括但不限于：軟骨下骨鉆孔，電刺激，激光，藥物及細胞注射，基因治療等等，但是上述方法都達不到滿意的修復效果。

近年來，關節軟骨損傷再生領域也有很多研究進展，如軟骨細胞表型退化與維持、干細胞募集和分化、免疫調控、生物活性材料等，臨床上也進行了諸多嘗試，但總體效果仍難令人滿意。

快速發展的組織工程技術，為軟骨的再生修復提供了新策略。組織工程中，組織細胞依附于由生物材料所制備的支架上，植入體內的病損部位，使之最終達到修復重建組織或器官、恢復功能目的。隨著細胞增殖，支架材料不斷降解，被細胞外基質代替，逐漸形成具有正常功能的組織。

在目前的研究中，用于修復關節軟骨的支架材料主要有透明質酸(Hyaluronate，HA)，聚乳酸(polylactic，PLA)，聚乳酸-羥基乙酸(poly(lactic-co-glycolic)，PLGA)，膠原(collagen)，殼聚糖(chitosan)等，或者其中幾種材料的復合亦常見。

前述天然活性生物材料中，以膠原、透明質酸等天然軟骨成分為代表，可通過純化工藝提升生物相容性，且保持活性。人工合成材料生物相容性好，便于精確控制和原位成型，但通常來說缺乏生物活性，需加入活性分子。

一方面，理想的工程化軟骨復合組織構建策略是具有功能界面的一體化三維支架機構；另一方面，理想的支架材料應具有良好的生物相容性，利于細胞粘附、增生和分化，可降解吸收性，通過人工調控可以使其降解吸收速度與體內新生組織生長速度相匹配；以及良好的機械特性，能滿足植入部位的力學要求。

臨床實踐中，目前對軟骨損傷還以微骨折和自體組織移植為主，輔助以細胞治療、生物材料等組織工程產品，如體外添加細胞的膠原支架增強自體軟骨細胞移植為膠原膜，其粗糙面用于接種體外分離、培養、擴增的軟骨細胞。該產品中的自體軟骨細胞來源于患者活檢的膝部軟骨組織，研究人員對這些細胞進行培養，并將這些細胞種植在一個純化、可吸收、來源于豬的膠原膜。

上述膠原薄膜產品可用于修復成人的軟骨缺損，但臨床效果并不顯著好，且有費用高、技術復雜等缺點。同時，根據研究報道，少數患者在進行治療后出現一些副作用，主要包括關節疼痛、感冒樣癥狀、頭痛或背部疼痛。

因此，為了能夠同時解決目前軟骨修復實踐中的不足，即生物材料誘導性低、免疫排斥風險高、有效性低和治療費用高的問題，除了考慮支架仿生材料的選擇和制備工藝，也必須考慮其仿生空間結構的設計及修復功能的實現。

發明內容

本發明研究生物醫用材料學、細胞生物學、關節外科學等交叉學科，公開了一種用于軟骨修復的仿生多層膠原支架及其制備方法。

本發明的目的在于創建全新的關節軟骨功能性修復材料，通過材料空間結構的設計，促進體內細胞募集，實現不依賴外源細胞、生物材料誘導的體內軟骨功能性再生。

從其制備方法上來說，首先優化調整豬肌腱膠原提取和純化工藝，使得膠原蛋白含量大于99％，多糖含量小于0.1％，以提高支架材料的生物相容性、降低免疫原性。