全層仿生組織工程軟骨生物活性支架的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及模擬人正常軟骨的生理構造，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】
[0002]由于各種創(chuàng)傷、退行性關節(jié)炎等原因，常常導致患者關節(jié)軟骨缺損或退化，為患者帶來嚴重的經濟負擔和巨大身體痛苦。關節(jié)軟骨內部無血液提供營養(yǎng)，而且軟骨細胞本身為穩(wěn)定性細胞，損傷后自身修復能力極差。但是，到目前為止，無論是科學研究還是臨床研究，都沒有一種全層軟骨結構的修復方法，并且在平時應用于臨床的多種手術方法都未能取得滿意的治療修復效果。
[0003]現有的組織工程軟骨，其內部結構都比較單一，一般都是不規(guī)則內部結構，并且缺乏多層復合結構的軟骨構造，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，定向結構組織工程軟骨支架的構建[J]，航天醫(yī)學與醫(yī)學工程，2012,25(3)。由于現有的軟骨支架不含有完全仿生的結構，接種細胞修復后，其在關節(jié)內也不能完全承受應力，在后期的修復過程中，支架經常發(fā)生斷裂、塌陷現象。而且目前報道的軟骨組織工程支架上所接種的軟骨細胞的增殖、分化能力較差，軟骨組織的修復情況不佳，退化情況嚴重。
【實用新型內容】
[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]為達到上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0006]該支架包括定向結構層以及設置于定向結構層一側端面上的光滑仿生層，定向結構層的另一側端面上設置有鈣化仿生層，所述光滑仿生層以及鈣化仿生層為海綿狀結構。
[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構層。
[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，定向結構層的厚度為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在:
[0014]本實用新型將多層結構復合在同一組織工程軟骨支架上，對軟骨細胞的生長起到促進的作用，有利于軟骨細胞全層的修復，從而達到滿意的修復效果。所述光滑仿生層，內部空隙致密，孔與孔之間的距離小，接種軟骨細胞后，軟骨細胞可以在其內部致密生長，修復后可以保持軟骨關節(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節(jié)壓力的作用。本實用新型采用完全仿生結構，可以保持關節(jié)軟骨的完整性，改善了軟骨細胞接種之后的應力環(huán)境，使得修復后的軟骨擁有更好的生物力學性能，可以有效避免目前軟骨支架在修復后期經常出現的支架斷裂、塌陷的現象。
[0015]進一步的，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，在支架上接種細胞之后，不會影響軟骨細胞的增殖和分化，使得修復后軟骨各層的生理作用得到全面恢復。
【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構縱剖面圖；
[0017]圖中:I為光滑仿生層，2為定向結構層，3為鈣化仿生層。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型做詳細說明。
[0019]在組織學研究的微觀結構上，人關節(jié)軟骨主要分為:淺表層、柱狀層和鈣化層。關節(jié)軟骨如果全層缺損后，位于柱狀軟骨上方的關節(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節(jié)軟骨淺表層及下方的退化軟骨下骨進行充分結合，所以，關節(jié)軟骨的修復必須同時考慮柱狀層、淺表層、鈣化層的全層修復。據此，本實用新型提供一種完全模擬人正常軟骨的構造，即復合光滑仿生層、定向結構層、鈣化仿生層的全層仿生組織工程軟骨生物活性支架，解決現有組織工程支架結構不合理，不完整，修復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構特點如下:
[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、定向結構層2以及鈣化仿生層3。三部分結構緊密貼合，組成整體，構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，有利于促進軟骨細胞軟骨陷窩的形成及軟骨細胞II型膠原的分泌，最后形成光滑的淺表層。定向結構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。定向結構層厚度約為300?400μπι，可以讓軟骨細胞沿著定向的支架生長，恢復柱狀層細胞的正常生理結構，同時也有利于軟骨細胞的分化，采用較低濃度II型膠原水溶液經凍干制成。鈣化仿生層的厚度為30?50μπι，在定向結構層以下，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沉積，并且增加軟骨鈣化層硬度)構成，其內部結構較為致密(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性能，鈣化仿生層在整個軟骨支架中，起著緩沖關節(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，有利于成骨前體細胞分泌礦物質的沉積，同時鈣化仿生層可以增加整個軟骨支架的生物力學性能，對新生軟骨與軟骨下骨的緊密結合起到促進作用，使得鈣化層的軟骨更具有緩沖壓力的作用。
[0022]使用時，根據需要移植位置結構缺損情況，將所述支架加工為相應的形狀，之后在加工后的支架上接種細胞，然后進行移植。結果發(fā)現，由于采用完全仿生結構，可以保持關節(jié)軟骨的完整性，改善了軟骨細胞接種之后的應力環(huán)境，使得修復后的軟骨擁有更好的生物力學性能，可以有效避免目前軟骨支架在修復后期經常出現的支架斷裂、塌陷的現象。
【主權項】
1.一種全層仿生組織工程軟骨生物活性支架，其特征在于:包括定向結構層(2)以及設置于定向結構層(2)—側端面上的光滑仿生層(I)，定向結構層(2)的另一側端面上設置有鈣化仿生層(3)，所述光滑仿生層(I)以及鈣化仿生層(3)為海綿狀結構；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構層;所述光滑仿生層(I)的厚度為30?40μ111，定向結構層(2)的厚度為300?40(^1]1，|丐化仿生層(3)的厚度為30?5(^1]1。2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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：該支架包括定向結構層以及設置于定向結構層一側端面上的光滑仿生層，所述光滑仿生層內部多孔且致密，定向結構層的另一側端面上設置有鈣化仿生層，本實用新型將多層結構復合在同一組織工程軟骨支架上，對軟骨細胞的生長起到促進的作用，有利于軟骨細胞全層的修復，從而達到滿意的修復效果。
【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