[發明專利]一種用于髖關節軟骨修復的復合支架及其制備方法

有效

• 申請號: 202010147707.0
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111419479B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 趙德偉;于煒婷;程亮亮;袁廣銀;李軍雷;鄭國爽
• 申請（專利權）人: 趙德偉
• 主分類號: A61F2/32
• 分類號: A61F2/32
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周瑩;李馨

本發明涉及組織工程關節軟骨修復技術領域，具體涉及一種用于髖關節軟骨修復的復合支架及制備方法。所述支架由下而上依次為由生物陶瓷包裹的多孔鎂支架層和高分子水凝膠層，所述水凝膠層裝載有軟骨細胞，植入體內后分別形成軟骨下骨層、鈣化界面層和軟骨層三層結構。本發明復合支架遇到體內組織微環境的體液后，支架中的多孔鎂成分氧化產生氫氣，產生的氣體受表面陶瓷膜的限制無法立即擴散，在局部形成氣膜，形成穩定的隔離層，將成骨微環境與軟骨微環境隔離開來，防止下方的成骨微環境中細胞、細胞因子進入軟骨微環境，阻止軟骨骨化發生，有效保持了軟骨微環境的穩定，適用于大面積軟骨修復，修復面積直徑大于1厘米。

技術領域

本發明涉及組織工程關節軟骨修復技術領域，具體涉及一種用于髖關節軟骨修復的復合支架及制備方法。

背景技術

近年來，骨關節炎和運動導致關節軟骨損傷的發病率逐漸上升。由于軟骨組織無血液供應和神經支配，并且軟骨細胞的低代謝活性以及高密度的細胞外基質限制了軟骨細胞向缺損區域移行，在受損后自我修復能力有限，因此組織工程在軟骨修復中具有極大的應用前景。

關節軟骨修復的理想狀態是受損的軟骨能夠持續生成透明狀軟骨，新生組織與周圍組織融合，并能夠符合關節軟骨的生物學和力學特性。由于關節軟骨的特殊結構，一旦受損便為軟骨層、軟骨下骨層一同受損。同時，每一層具有不同的復雜結構以及性質，層與層之間應具有較好的層間結合力。因此，如何制備滿足上述要求的軟骨組織工程支架是研究的熱點與難點。

在軟骨下骨結構中，發現鈣化界面層是非常重要的生理解剖結構，在正常軟骨中，鈣化界面層起到很好隔離軟骨與軟骨下骨微環境的作用。一方面其阻止軟骨下骨血管的侵入而避免軟骨細胞過度鈣化的發生，與此同時，防止關節液滲透入到軟骨下骨進而影響成骨細胞的活性，從而保證兩者有獨立和不同的生存環境。在骨性關節炎的患者中常發現鈣化界面層的破壞，導致軟骨微環境被破壞，軟骨下骨中的細胞因子擴散進入軟骨微環境，促進軟骨骨化，從而加重骨性關節炎的病情。

為此，有研究者嘗試通過結構仿生，利用水凝膠材料通過離子交聯模擬鈣化界面層，但單純水凝膠的力學性質難以滿足鈣化界面層、軟骨下骨層的力學支撐要求；也有報道將無機材料經前期結構設計，借助3D一體化打印技術，經燒結后制備出陶瓷鈣化界面層，但該產品的脆性高，也難以滿足臨床對鈣化界面層的力學需求；還有報道通過高分子自組裝或原位聚合，再借助層層干燥方法，制備出模擬鈣化界面層的軟骨結構，但該工藝的鈣化界面層結構不夠致密，難以實現對軟骨微環境和成骨微環境的有效隔離，且力學強度無法滿足臨床力學支撐要求。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于髖關節軟骨修復的復合支架及制備方法。

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于髖關節軟骨修復的復合支架，所述支架由下而上依次為由生物陶瓷包裹的多孔鎂支架層和高分子水凝膠層，所述水凝膠層裝載有軟骨細胞，植入體內后分別形成軟骨下骨層、鈣化界面層和軟骨層三層結構。

上述技術方案中，進一步地，所述多孔鎂支架的孔隙及表面原位固化生物陶瓷顆粒形成包裹住多孔鎂支架層的生物陶瓷層；所述高分子水凝膠層與生物陶瓷層以生物膠粘連為一體。

上述技術方案中，進一步地，所述生物陶瓷包裹的多孔鎂支架中裝載有間充質干細胞。

上述技術方案中，進一步地，所述多孔鎂支架表面覆蓋有鈣磷涂層；鈣磷涂層的成分組成為羥基磷灰石(HA)、磷酸八鈣(OCP)或磷酸三鈣(TCP)的磷酸鹽涂層；磷酸涂層厚度在3-20μm。

上述技術方案中，進一步地，所述多孔鎂支架的形狀由患者髖關節CT重構的股骨頭形狀尺寸確定；所述多孔鎂支架的組成成分為純鎂或者鎂合金。