全層仿生組織工程軟骨生物活性支架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及模擬人正常軟骨的生理構(gòu)造，具體涉及一種全層仿生組織工程軟骨生物活性支架。
【背景技術(shù)】
[0002]由于各種創(chuàng)傷、退行性關(guān)節(jié)炎等原因，常常導(dǎo)致患者關(guān)節(jié)軟骨缺損或退化，為患者帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和巨大身體痛苦。關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)部無血液提供營養(yǎng)，而且軟骨細(xì)胞本身為穩(wěn)定性細(xì)胞，損傷后自身修復(fù)能力極差。但是，到目前為止，無論是科學(xué)研究還是臨床研究，都沒有一種全層軟骨結(jié)構(gòu)的修復(fù)方法，并且在平時應(yīng)用于臨床的多種手術(shù)方法都未能取得滿意的治療修復(fù)效果。
[0003]現(xiàn)有的組織工程軟骨，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)都比較單一，一般都是不規(guī)則內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且缺乏多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的軟骨構(gòu)造，例如，Jia S，Liu L,Pan W1Meng G,Duan C,Zhang L,X1ngZ,Liu J.0rientedcartiIage extracellular matrix-derived scaffold for cartilagetissue engineering.J B1sci B1eng.2012，113(5):647-653，再例如，張臘全，張婦，賈帥軍，劉建等，定向結(jié)構(gòu)組織工程軟骨支架的構(gòu)建[J]，航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2012,25(3)。由于現(xiàn)有的軟骨支架不含有完全仿生的結(jié)構(gòu)，接種細(xì)胞修復(fù)后，其在關(guān)節(jié)內(nèi)也不能完全承受應(yīng)力，在后期的修復(fù)過程中，支架經(jīng)常發(fā)生斷裂、塌陷現(xiàn)象。而且目前報道的軟骨組織工程支架上所接種的軟骨細(xì)胞的增殖、分化能力較差，軟骨組織的修復(fù)情況不佳，退化情況嚴(yán)重。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種全層仿生組織工程軟骨生物活性支架。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0006]該支架包括定向結(jié)構(gòu)層以及設(shè)置于定向結(jié)構(gòu)層一側(cè)端面上的光滑仿生層，定向結(jié)構(gòu)層的另一側(cè)端面上設(shè)置有鈣化仿生層，所述光滑仿生層以及鈣化仿生層為海綿狀結(jié)構(gòu)。
[0007]所述光滑仿生層以及鈣化仿生層的致密程度大于定向結(jié)構(gòu)層。
[0008]所述光滑仿生層中，孔隙大小為3?6μπι，孔隙間的距離為2?5μπι。
[0009]所述鈣化仿生層中，孔隙大小為2?4μπι，孔隙間的距離為6?8μπι。
[0010]所述光滑仿生層采用II型膠原制成。
[0011]所述鈣化仿生層采用II型膠原以及三磷酸鈣制成。
[0012]所述光滑仿生層的厚度為30?40μπι，定向結(jié)構(gòu)層的厚度為300?400μπι，鈣化仿生層的厚度為30?50μηι。
[0013]本實用新型的有益效果體現(xiàn)在:
[0014]本實用新型將多層結(jié)構(gòu)復(fù)合在同一組織工程軟骨支架上，對軟骨細(xì)胞的生長起到促進(jìn)的作用，有利于軟骨細(xì)胞全層的修復(fù)，從而達(dá)到滿意的修復(fù)效果。所述光滑仿生層，內(nèi)部空隙致密，孔與孔之間的距離小，接種軟骨細(xì)胞后，軟骨細(xì)胞可以在其內(nèi)部致密生長，修復(fù)后可以保持軟骨關(guān)節(jié)面的光滑平整，同時可以保證軟骨表面的光滑程度;所述鈣化仿生層起著緩沖關(guān)節(jié)壓力的作用。本實用新型采用完全仿生結(jié)構(gòu)，可以保持關(guān)節(jié)軟骨的完整性，改善了軟骨細(xì)胞接種之后的應(yīng)力環(huán)境，使得修復(fù)后的軟骨擁有更好的生物力學(xué)性能，可以有效避免目前軟骨支架在修復(fù)后期經(jīng)常出現(xiàn)的支架斷裂、塌陷的現(xiàn)象。
[0015]進(jìn)一步的，本實用新型采用II型膠原為主要原材料，完全符合生理狀況下的軟骨成分，在支架上接種細(xì)胞之后，不會影響軟骨細(xì)胞的增殖和分化，使得修復(fù)后軟骨各層的生理作用得到全面恢復(fù)。
【附圖說明】
[0016]圖1為全層仿生組織工程軟骨生物活性支架結(jié)構(gòu)縱剖面圖；
[0017]圖中:I為光滑仿生層，2為定向結(jié)構(gòu)層，3為鈣化仿生層。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做詳細(xì)說明。
[0019]在組織學(xué)研究的微觀結(jié)構(gòu)上，人關(guān)節(jié)軟骨主要分為:淺表層、柱狀層和鈣化層。關(guān)節(jié)軟骨如果全層缺損后，位于柱狀軟骨上方的關(guān)節(jié)淺表層及下方鈣化層通常會發(fā)生變性、退化等改變，從而阻礙新生軟骨與關(guān)節(jié)軟骨淺表層及下方的退化軟骨下骨進(jìn)行充分結(jié)合，所以，關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)必須同時考慮柱狀層、淺表層、鈣化層的全層修復(fù)。據(jù)此，本實用新型提供一種完全模擬人正常軟骨的構(gòu)造，即復(fù)合光滑仿生層、定向結(jié)構(gòu)層、鈣化仿生層的全層仿生組織工程軟骨生物活性支架，解決現(xiàn)有組織工程支架結(jié)構(gòu)不合理，不完整，修復(fù)全層軟骨缺損或損傷不滿意的問題。
[0020]該全層仿生組織工程軟骨生物活性支架的結(jié)構(gòu)特點如下:
[0021]參見圖1，該全層仿生組織工程軟骨生物活性支架由三部分組成。分別為光滑仿生層1、定向結(jié)構(gòu)層2以及鈣化仿生層3。三部分結(jié)構(gòu)緊密貼合，組成整體，構(gòu)成完整的全層仿生組織工程軟骨生物活性支架。光滑仿生層部分，采用II型膠原水溶液在模具中凍干而制成，厚度約為30μπι，通過延長凍干時間以及提高II型膠原濃度，可以為軟骨細(xì)胞提供致密的生長平臺(孔隙大小為3?6μπι，孔隙間的距離為2?5μπι)，生長平臺致密，有利于促進(jìn)軟骨細(xì)胞軟骨陷窩的形成及軟骨細(xì)胞II型膠原的分泌，最后形成光滑的淺表層。定向結(jié)構(gòu)層在軟骨支架中處于中間部分，也是最主要的部分，其上端連接光滑仿生層，下端連接鈣化仿生層。定向結(jié)構(gòu)層厚度約為300?400μπι，可以讓軟骨細(xì)胞沿著定向的支架生長，恢復(fù)柱狀層細(xì)胞的正常生理結(jié)構(gòu)，同時也有利于軟骨細(xì)胞的分化，采用較低濃度II型膠原水溶液經(jīng)凍干制成。鈣化仿生層的厚度為30?50μπι，在定向結(jié)構(gòu)層以下，主要是由II型膠原和三磷酸鈣(三磷酸鈣用于使得II型膠原支架含有和生理狀態(tài)下的軟骨相似的礦物質(zhì)沉積，并且增加軟骨鈣化層硬度)構(gòu)成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為致密(孔隙大小為2?4μπι，孔隙間的距離為6?8μπι)，可以提高整個軟骨的生物力學(xué)性能，鈣化仿生層在整個軟骨支架中，起著緩沖關(guān)節(jié)壓力的作用，使用II型膠原添加三磷酸鈣的配方，與軟骨下骨的生化組成更加類似，有利于成骨前體細(xì)胞分泌礦物質(zhì)的沉積，同時鈣化仿生層可以增加整個軟骨支架的生物力學(xué)性能，對新生軟骨與軟骨下骨的緊密結(jié)合起到促進(jìn)作用，使得鈣化層的軟骨更具有緩沖壓力的作用。
[0022]使用時，根據(jù)需要移植位置結(jié)構(gòu)缺損情況，將所述支架加工為相應(yīng)的形狀，之后在加工后的支架上接種細(xì)胞，然后進(jìn)行移植。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于采用完全仿生結(jié)構(gòu)，可以保持關(guān)節(jié)軟骨的完整性，改善了軟骨細(xì)胞接種之后的應(yīng)力環(huán)境，使得修復(fù)后的軟骨擁有更好的生物力學(xué)性能，可以有效避免目前軟骨支架在修復(fù)后期經(jīng)常出現(xiàn)的支架斷裂、塌陷的現(xiàn)象。
【主權(quán)項】
1.一種全層仿生組織工程軟骨生物活性支架，其特征在于:包括定向結(jié)構(gòu)層(2)以及設(shè)置于定向結(jié)構(gòu)層(2)—側(cè)端面上的光滑仿生層(I)，定向結(jié)構(gòu)層(2)的另一側(cè)端面上設(shè)置有鈣化仿生層(3)，所述光滑仿生層(I)以及鈣化仿生層(3)為海綿狀結(jié)構(gòu)；所述光滑仿生層(I)以及鈣化仿生層(3)的致密程度大于定向結(jié)構(gòu)層;所述光滑仿生層(I)的厚度為30?40μ111，定向結(jié)構(gòu)層(2)的厚度為300?40(^1]1，|丐化仿生層(3)的厚度為30?5(^1]1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種全層仿生組織工程軟骨生物活性支架，其特征在于:所述光滑仿生層⑴中，孔隙大小為3?6μπι，孔隙間的距離為2?5μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種全層仿生組織工程軟骨生物活性支架，其特征在于:所述鈣化仿生層⑶中，孔隙大小為2?4μπι，孔隙間的距離為6?8μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種全層仿生組織工程軟骨生物活性支架，其特征在于:所述光滑仿生層(I)采用II型膠原制成。
【專利摘要】本實用新型提供一種全層仿生組織工程軟骨生物活性支架：該支架包括定向結(jié)構(gòu)層以及設(shè)置于定向結(jié)構(gòu)層一側(cè)端面上的光滑仿生層，所述光滑仿生層內(nèi)部多孔且致密，定向結(jié)構(gòu)層的另一側(cè)端面上設(shè)置有鈣化仿生層，本實用新型將多層結(jié)構(gòu)復(fù)合在同一組織工程軟骨支架上，對軟骨細(xì)胞的生長起到促進(jìn)的作用，有利于軟骨細(xì)胞全層的修復(fù)，從而達(dá)到滿意的修復(fù)效果。
【IPC分類】A61L27/40, A61L27/24, A61L27/50, A61L27/02
【公開號】CN205235019
【申請?zhí)枴緾N201520668873
【發(fā)明人】李征宇, 嚴(yán)少榮, 姬鋼, 賈帥軍, 段春光, 董鑫, 曾慶豐, 孫立國
【申請人】西安市中心醫(yī)院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年8月31日