一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架的制作方法

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架。

背景技术：

近年来随着骨组织工程学的迅速发展，应用骨组织工程技术治疗骨缺损为当前发展趋势，异位成骨模型相对于原位成骨可以减少实验中影响成骨的变量，能评估成骨干细胞、成骨诱导材料的效果。异位骨化(ho)是指发生于骨组织以外的正常软组内的异位畸形成骨，是一个动态发展的过程；异位骨化是异位成骨的一种。

专利cn105013016a公开了一种骨缺损再生修复组织工程骨及其构建方法与应用，组织工程骨由三层骨髓间充质干细胞聚合体与两层骨基质颗粒构成的复合层状结构体；复合层状结构体是由骨髓间充质干细胞聚合体-骨基质颗粒-骨髓间充质干细胞聚合体-骨基质颗粒-骨髓间充质干细胞聚合体组成的复合体；骨髓间充质干细胞聚合体包括骨髓间充质干细胞以及由骨髓间充质干细胞分泌的并分布在骨髓间充质干细胞周围的胞外基质。该方法适用于骨缺损再生修复，实现了骨的生理再生并提高了骨缺损的修复治疗效果。

专利cn104096266a公开了一种基于软骨内成骨体系的组织工程骨，是将间充质干细胞种植于多孔骨支架材料上构建组织工程复合体，再在体外对其进行成软骨分化诱导培养2周，继而进行成肥大化软骨分化诱导培养2周获得。该实用新型方法构建的基于软骨内成骨体系的组织工程骨能够在体内异位成骨，并成功修复骨缺损，避免了大块组织工程骨如何均匀血管化和保证足够营养供给的难题。

专利cn108478876a公开一种促血管化骨组织工程支架的制备方法，其包括如下步骤：采用化学沉淀法，将含水溶性钙盐、水溶性铜盐、水溶性锌盐及表面活性剂的水溶液与磷酸盐的水溶液反应，制备缺钙磷灰石浆料，进行干燥后，得到粉体；其中，所述水溶性钙盐、水溶性铜盐、水溶性锌盐的摩尔比为15～168:1:1；将所得粉体与液相溶液混合配成浆料，然后注入模具，进行干燥成型、高温烧结，得到多孔磷酸钙陶瓷支架；将载gdf-5的微球负载在所得多孔磷酸钙陶瓷支架表面，真空干燥后得到所述促血管化骨组织工程支架。本实用新型所得组织工程支架具有优良的骨传导性、骨诱导性、生物降解性能和促血管化性能，解决了骨缺损快速修复的难题，具有良好的实际应用前景。

目前，异缺少将异位成骨用于骨缺损修复的相关研究。将异位成骨用于骨缺损修复，在治疗骨感染骨缺损时具有特别的优势，因为在治疗骨感染骨缺损时，第一阶段要控制感染，此时无法在骨缺损部位进行成骨。而利用这个时间进行异位成骨，并在骨感染控制后整块移植到骨缺损部位，具有比缺损部位直接放入组织工程支架更快、更好的恢复效果。

因此，亟需设计一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架，有效提高体内异位成骨的质量及速度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述技术问题，本实用新型提供的一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架，适用于异位成骨治疗大段骨缺损，其结构合理，将该活性支架填埋于体内肌肉中，通过血管及神经的双层作用，促进异位成骨的效果，以治疗及修复大段骨缺损。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架，包括主体部，所述主体部沿轴线方向同心设置有第一通道，所述主体部沿轴线方向还设置有第二通道，所述第二通道以第一通道的轴线为中心均布设置；所述主体部沿径向设置有第三通道，所述第三通道连通第一通道与第二通道，使得第一通道及第二通道输送的营养液经由第三通道在人体组织内扩散。

在一些实施例中，所述第一通道的直径大于第二通道的直径。

在一些实施例中，所述第二通道的直径为第一通道的直径的1/8-1/4。

在一些实施例中，所述第三通道的直径不大于第二通道的直径。

在一些实施例中，所述第三通道水平设置在主体部，第三通道的轴线与所述主体部的轴线垂直。

在一些实施例中，所述第二通道以第一通道的轴线为中心均布，并且，所述第二通道沿主体部的径向方向设置。

在一些实施例中，所述第三通道倾斜设置在主体部，第三通道的轴线与所述主体部的轴线存在一夹角。

在一些实施例中，所述第三通道的轴线与所述主体部的夹角为±60°。

在一些实施例中，所述第一通道内设置有水凝胶，其含有内皮祖细胞，以促使在活性支架内形成血管。

在一些实施例中，所述第二通道内设置有水凝胶，其含有神经干细胞，以促使在活性支架内形成神经。

本实用新型有益效果：

本实用新型提供的一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架，适用于异位成骨治疗大段骨缺损，其结构合理，将该活性支架填埋于体内肌肉中，通过血管及神经的双层作用，促进异位成骨的效果，以治疗及修复大段骨缺损；同时，生成的血管可携带成骨所需的骨祖细胞、氧气、营养和促生长因子(例如激素等)到骨表面，骨组织中的神经系统可通过分泌神经肽，调控骨细胞的功能，积极参与成骨细胞的骨形成作用；再者，生理状态下，神经系统与血管一起进入骨骼，两者相互促进，促进异位成骨。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1是本实用新型所述一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架的结构示意图；

图2是图1对应活性支架的纵向截面图；

图3是图1对应活性支架的横向截面图；

图4是骨修复部的电镜结果示意图；

图5a及图5b是ct重建结果显示图。

图中：

10.主体部；11.第一通道；12.第二通道；13.第三通道。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，对本申请所述一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架进行详细说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，相同的参考标记用于表示相同的部分。

本实用新型所述一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架的结构示意图，如图1至图3所示，其包括主体部10，所述主体部10沿轴线方向同心设置有第一通道11，所述主体部10沿轴线方向还设置有第二通道12，所述第二通道12以第一通道11的轴线为中心均布设置；所述主体部10沿径向设置有第三通道13，所述第三通道13连通第一通道11与第二通道12，使得第一通道11及第二通道12输送的营养液经由第三通道13在人体组织内扩散。

所述第一通道11内设置有水凝胶，其含有内皮祖细胞，以促使在活性支架内形成血管；所述第二通道12内设置有水凝胶，其含有神经干细胞，以促使在活性支架内形成神经。在进行临床治疗时，将本实用新型所述活性支架填埋于体内肌肉中，通过血管及神经的双层作用，促进异位成骨的效果，以治疗及修复大段骨缺损，生成的血管可携带成骨所需的骨祖细胞、氧气、营养和促生长因子(例如激素等)到骨表面，骨组织中的神经系统可通过分泌神经肽，调控骨细胞的功能，积极参与成骨细胞的骨形成作用，从而使神经系统与血管一起进入骨骼，两者相互促进，促进异位成骨。

作为本实用新型的一个实施例，所述第一通道11的直径大于第二通道12的直径。第二通道12的设置能够使得通入第一通道11的营养液在主体部10的外周侧相对均匀的扩散；具体地，营养液可以经由第三通道13及第二通道12的扩散至主体部10的外周侧，营养液中的内皮祖细胞促使在活性支架内形成血管，营养液中的神经干细胞促使在活性支架内形成神经，通过血管及神经的双层作用，以促进异位成骨。

作为本实用新型的一个实施例，所述第二通道12的直径为第一通道11直径的1/8-1/4。优选地，所述第二通道12的直径为第一通道11直径的3/16，营养液可以经由第三通道13及第二通道12的扩散至主体部10的外周侧。

在一些实施例中，所述第三通道13的直径不大于第二通道12的直径，第三通道13纵向设置，其连通第一通道11及第二通道12，营养液可以经由第三通道13及第二通道12的扩散至主体部10的外周侧，营养液中的内皮祖细胞促使在活性支架内形成血管，营养液中的神经干细胞促使在活性支架内形成神经，通过第三通道13使第一通道11中的内皮祖细胞、骨祖细胞、促生长因子与第三通道13的神经肽进行接触交换，促进异位成骨。

作为本实用新型的一个实施例，所述第三通道13水平设置在主体部10，第三通道13的轴线与所述主体部10的轴线垂直，如图2所示。作为本实施例的一个变体，所述第三通道13倾斜设置在主体部10，第三通道13的轴线与所述主体部10的轴线存在一夹角。在一些实施例中，所述第三通道13的轴线与所述主体部10的夹角为±60°。优选地，所述第三通道13的轴线与所述主体部10的夹角为±45°，即所述第三通道13可以向上倾斜，其也可以向下倾斜，只要第三通道13与第一通道11及第二通道12相对连通即可。

在一些实施例中，所述第三通道13的截面积相同，其也可以截面积渐变的形式设置。具体地，第三通道13的截面积可以从内向外逐渐变大，以将第三通道13的营养液舒缓的输送，提升活性支架对营养液的吸收效果。

作为本实用新型的一个实施例，所述第二通道12以第一通道11的轴线为中心均布，并且，所述第二通道12沿主体部10的径向方向设置，如图3所示，第二通道12沿主体部10的径向方向设置一圈；作为本实施例的一种变体，所述第二通道12沿主体部10的径向方向设置多圈，如两圈第二通道12或三圈第二通道12，通过血管及神经的双层作用，促进异位成骨的效果。

下面简述使用本实用新型所述的一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架进行治疗大段骨缺损的步骤及过程：

对于骨感染骨缺损，需要分阶段治疗，第一阶段，骨缺损部位控制感染，第二阶段，骨缺损部位植骨及骨修复。但是，第二部分植骨，如果是植入自体骨，则取骨区域损伤，且自体骨骨量有限，直接放入组织工程支架，则效果不够好。因此，我们采用活性支架用于新的分阶段治疗方法。

阶段1，除了控制骨感染，同时将所制备的活性支架，埋入肌肉或皮下，之后，支架内负载的血管内皮细胞会利于支架的血管化，负载的神经干细胞利于支架的神经化，支架的血管化和神经化有助于支架的异位成骨。具体步骤为：在经过紫外线照射的实验动物专用手术操作间进行，待麻醉起效后，利用动物专用剃毛器对术区进行备皮；接着，将新西兰大白兔俯卧于手术操作台，利用医用碘酒对范围内皮肤进行消毒，常规铺巾，暴露实验动物后背；

然后，在后背脊柱两侧作两个长约2cm的切口，掀起皮肤后，以血管钳和组织剪分离皮下组织及浅筋膜，深达脂肪深层，直至显露肌肉浅筋膜；

接着，使用钝性分离器分离出口袋状肌袋，将本实用新型所述的活性支架使用生理盐水浸润再平放入肌袋内，然后逐层缝合伤口，并做好标记。

表1是血检结果对照表，骨修复部的电镜结果，如图4所示。

表1血检测结果显示

表1的结果表明，所述活性支架用于异位成骨过程中，无细胞毒性。

阶段2，将上一个阶段得到的活性支架用于治疗骨缺损，具有更好的效果，具体步骤为：将活性支架首先异位成骨2周后再植入骨缺损部位；对照试验为：直接将组织工程支架植入骨缺损部位，表2是力学实验结果对照表。

表2力学实验结果对照表

由表2可知，将活性支架首先异位成骨2周后再植入骨缺损部位较直接将组织工程支架植入骨缺损部位，在20周时具有更好的成骨效果。

图5a、图5b为ct重建结果显示图，异位成骨活性支架体内成骨效果良好，在兔桡骨缺损模型中，将活性支架首先异位成骨2周后再植入骨缺损部位，如图5a所述，较直接将组织工程支架植入骨缺损部位，图5b示出，在20周时具有更好的成骨效果。

本实用新型提供的一种适用于大段骨缺损修复的血管化神经化成骨活性支架，适用于异位成骨治疗大段骨缺损，其结构合理，将该活性支架填埋于体内肌肉中，通过血管及神经的双层作用，促进异位成骨的效果，以治疗及修复大段骨缺损，具有较好的推广价值。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。