[發明專利]一種智能仿生肌腱支架及其制備方法

在審

• 申請號: 202210255694.8
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114618021A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王麗珍;姚艷;樊瑜波;趙樹東;靳凱翔;黃慧雯
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61L27/40
• 分類號: A61L27/40;A61L27/18;A61L27/02;A61L27/08;A61L27/50;A61L27/56;A61L27/58;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發明提供了一種智能仿生肌腱支架及其制備方法，由包括可降解材料、壓電材料、性能增強材料的混合材料制成；所述支架具有多層纖維結構，相鄰兩層纖維結構的纖維絲交叉設置；在所述多層纖維結構的豎直切面中形成微結構單元，至少有一部分微結構單元為負泊松比結構單元。本發明所述智能仿生肌腱支架，提供了一種可降解的高度仿生肌腱支架，在所述肌腱支架的材料設計時，以可降解聚合物為基體材料，并引入壓電材料、力學性能與導電性增強材料，賦予可降解肌腱支架足夠的力學性能和壓電性能。在所述肌腱支架的微結構設計時，創新性地設計了纖維結構分布，纖維結構的多尺寸尺度分布，賦予了肌腱支架可以匹配天然組織形貌特征和力學變形效應的條件。

技術領域

本發明涉及人體組織損傷修復領域，特別涉及一種智能仿生肌腱支架及其制備方法。

背景技術

肌腱是連接肌肉與骨骼的結締組織，它的存在實現了將肌肉收縮力傳遞給骨骼，保障了人體的正常生命活動。然而肌腱病是骨科常見病、多發病之一，占肌肉骨骼疾病的30％。對于老年人和運動員，由于肌腱的年齡退變或過度使用，肌腱病的發病率高于普通人群。據統計，全世界每年肌腱損傷病例超過1億例，在導致人體肢體功能障礙甚至殘疾的同時帶來了約127億人民幣的經濟負擔。目前，隨著我國人口老齡化和跑步，健步走等體育活動的總體增加，該疾病發病率呈逐年上升趨勢。然而由于肌腱供血不充分，其再生能力非常有限，這使得臨床上對其修復還面臨著巨大的挑戰，急需創新治療方法來應對我國國民對健康的需求。

對于肌腱損傷傳統的治療策略側重于減輕疼痛、減輕炎癥和恢復部分功能。臨床上治療的金標準是使用縫線、自體移植物、同種異體移植物和異種移植物進行肌腱修復，盡管相對成功，但這些修復常常不能恢復肌腱的全部功能，再次斷裂是主要的潛在并發癥。隨著生物醫學工程的發展，組織工程支架為恢復肌腱組織結構和功能提供了一種很有潛力的治療方法。

肌腱主要由平行的膠原纖維束構成，沒有收縮能力，它的表面包有結締組織膜，膠原纖維之間有少量結締組織相連接。肌腱作為致密的結締組織，具有壓電特性，它可以在外力作用下產生電信號，可以調節肌腱細胞生長和組織修復。對肌腱力學性能表征發現，肌腱韌性強，具有較強的抗擴張能力，在力學載荷作用下具有典型的非線性力學特性。

此外，肌腱還具有另一獨特的力學響應，即負泊松比效應，會給組織細胞帶來不一樣的力學刺激傳導模式，前期研究表明負泊松比支架會促組織生長。因此認為，設計幾何結構特征、力學響應特征與壓電特征上與肌腱組織相似的肌腱支架，在修復損傷肌腱中可以為肌腱細胞提供接近天然組織的表面形貌、壓電和動靜態力學微環境，具有促進細胞定向排布、生長與增殖分化、腱原分化與肌腱組織再生的功能。但現有技術缺少針對肌腱上述特性的仿生支架，在這種背景下，如能探尋一種能夠模擬肌腱膠原纖維束結構的仿生肌腱支架，對本領域具有十分重要的意義。

發明內容

本申請解決的是現有技術缺少能夠模擬肌腱膠原纖維束結構的仿生肌腱支架的技術問題，進而提供一種可降解的同時還可以提供與肌腱組織相似的壓電微環境與靜、動態力學微環境，促進肌腱組織再生的智能仿生肌腱支架，本申請同時還提供了所述智能仿生肌腱支架的制備方法。

本發明解決上述技術問題采用的技術方法為：

一種智能仿生肌腱支架，由包括可降解材料、壓電材料、性能增強材料的混合材料制成；所述支架具有多層纖維結構，相鄰兩層纖維結構的纖維絲交叉設置；在所述多層纖維結構的豎直切面中形成微結構單元，至少有一部分微結構單元為負泊松比結構單元。

所述可降解材料為聚己內酯；所述壓電材料為鈦酸鋇粉末；所述性能增強材料采用石墨烯薄片。

所述聚己內酯的分子量范圍為5000～10000，鈦酸鋇粉末的粒徑范圍為50～200nm，石墨烯薄片的厚度范圍為5～100nm。