一种全层多孔骨软骨组织工程支架及其制备方法

本发明属于生物医学，具体来说，涉及一种全层多孔骨软骨组织工程支架及其制备方法。

背景技术：

1、对于外伤或疾病引起的骨软骨缺损修复是临床治疗的难题，应用组织工程技术构建组织工程软骨支架被认为是解决这一问题最好的技术手段。采用人工材料制作的支架，没有达到高仿生效果，对于骨软骨损伤的修复效果仍有改进的空间。自体骨软骨移植是取出自身关节非承重部分的骨软骨块放入关节缺损区域，被认为是缺损修复的金标准方法。自体骨软骨移植术优异的修复效果是由于其力学性能、层状结构和生物活性物质组成与自身天然骨软骨组织非常接近。但缺点是对非负重区造成损害，供区来源有限。因此，使用异体骨软骨组织块移植被用于修复缺损，但由于免疫原性引起的骨吸收等并发症时常导致修复失败。众所周知，同种异体骨软骨复合组织块的免疫原性主要来自其细胞成分。以往的研究表明，脱细胞后，脱细胞组织块的免疫原性大大降低。有人提出，异种组织脱细胞后可以达到同样的低免疫原性。因此去细胞化的同种异体或异种骨软骨组织块，接种自身的干细胞，能够达到接近自体骨软骨移植的修复效果。但脱细胞后软骨层的孔隙率过低，无法满足软骨组织工程支架的要求。因此，本领域迫切需要一种在结构层次上，力学性能上，成分组成上高度和天然骨软骨单元接近的骨软骨全层修复支架，同时可以给种子细胞提供良好的接种环境的制备技术和修复方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：一种全层多孔骨软骨组织工程支架及其制备方法，在结构层次上、力学性能和成分组成上高度和天然骨软骨接近，同时可以给种子细胞提供良好的接种环境。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提供一种全层多孔骨软骨组织工程支架，由全层骨软骨组织材料经过脱细胞化、激光打孔以及超声消化扩孔后得到；所述全层多孔骨软骨组织工程支架包括从上向下依次无缝自然过渡的软骨层、软骨下骨层和松质骨层。

4、作为本发明实施例的进一步改进，所述全层多孔骨软骨组织工程支架的软骨层的厚度为0.2～2mm，孔隙率为50～60％，压缩模量为0.5～2mpa；所述全层多孔骨软骨组织工程支架的软骨下骨层的厚度为0.2～1mm，孔隙率为65～80％，压缩模量为20～50mpa；所述全层多孔骨软骨组织工程支架的松质骨层的厚度为2～4mm，孔隙率为65～85％，压缩模量为20～40mpa。

5、作为本发明实施例的进一步改进，所述全层骨软骨组织材料为从同种异体或异种动物体中获取。

6、第二方面，本发明实施例提供一种全层多孔骨软骨组织工程支架的制备方法，包括以下步骤：

7、步骤10)获取全层骨软骨组织材料，所述全层骨软骨组织材料包括从上向下依次无缝自然过渡的软骨层、软骨下骨层和松质骨层；

8、步骤20)将所述全层骨软骨组织材料进行脱细胞处理；

9、步骤30)对脱细胞化后的全层骨软骨组织材料的软骨层进行激光打孔；

10、步骤40)将激光打孔后的全层骨软骨组织材料放入氢氧化钠溶液中，并在超声波中进行超声消化，得到全层多孔骨软骨组织工程支架。

11、作为本发明实施例的进一步改进，激光打孔的孔径为150～200um，孔间距为150～200um，孔深度为500～1000um。

12、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤40)中，氢氧化钠溶液的浓度为0.5～1m。

13、作为本发明实施例的进一步改进，步骤40)中，超声消化的时间为120～240min。

14、作为本发明实施例的进一步改进，所述全层多孔骨软骨组织工程支架的软骨层的厚度为0.2～2mm，孔隙率为50～60％，压缩模量为0.5～2mpa；所述全层多孔骨软骨组织工程支架的软骨下骨层的厚度为0.2～1mm，孔隙率为65～80％，压缩模量为20～50mpa；所述全层多孔骨软骨组织工程支架的松质骨层的厚度为2～4mm，孔隙率为65～85％，压缩模量为20～40mpa。

15、作为本发明实施例的进一步改进，还包括：

16、步骤40)将体外分离培养的种子细胞接种到全层多孔骨软骨组织工程支架中。

17、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤10)中，从同种异体或异种动物体中获取全层骨软骨组织材料。

18、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

19、(1)本发明的全层多孔骨软骨组织工程支架及其制备方法，从同种异体或异种动物体中获取骨软骨组织材料，相比于获取自体骨软骨，不会对非负重区造成损害，且供区来源广。相比于采用人造骨软骨，同种异体或异种动物体的骨软骨组织材料具有生物活性物质，可以促进干细胞的成软骨和成骨分化，不需后期添加。

20、(2)本发明的全层多孔骨软骨组织工程支架及其制备方法，采用全层结构骨软骨组织材料，制备全层组织支架，和天然组织具备十分接近的层次结构、力学性能和生物活性成分，可以对缺损区域进行整体修复。

21、(3)本发明的全层多孔骨软骨组织工程支架及其制备方法，先在软骨层进行激光打孔，再利用超声消化对全层进行孔隙优化，在保证工程支架力学强度的同时获得较高孔隙率，给致密的软骨层引入了更有利于细胞粘附和迁移的三维空间结构，便于种子细胞或自身细胞的增殖，具有优异的修复效果。

技术特征：

1.一种全层多孔骨软骨组织工程支架，其特征在于，由全层骨软骨组织材料经过脱细胞化、激光打孔以及超声消化扩孔后得到；所述全层多孔骨软骨组织工程支架包括从上向下依次无缝自然过渡的软骨层、软骨下骨层和松质骨层。

2.根据权利要求1所述的全层多孔骨软骨组织工程支架，其特征在于，所述全层多孔骨软骨组织工程支架的软骨层的厚度为0.2～2mm，孔隙率为50～60％，压缩模量为0.5～2mpa；所述全层多孔骨软骨组织工程支架的软骨下骨层的厚度为0.2～1mm，孔隙率为65～80％，压缩模量为20～50mpa；所述全层多孔骨软骨组织工程支架的松质骨层的厚度为2～4mm，孔隙率为65～85％，压缩模量为20～40mpa。

3.根据权利要求1所述的全层多孔骨软骨组织工程支架，其特征在于，所述全层骨软骨组织材料为从同种异体或异种动物体中获取。

4.一种全层多孔骨软骨组织工程支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，激光打孔的孔径为150～200um，孔间距为150～200um，孔深度为500～1000um。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤40)中，氢氧化钠溶液的浓度为0.5～1m。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤40)中，超声消化的时间为120～240min。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述全层多孔骨软骨组织工程支架的软骨层的厚度为0.2～2mm，孔隙率为50～60％，压缩模量为0.5～2mpa；所述全层多孔骨软骨组织工程支架的软骨下骨层的厚度为0.2～1mm，孔隙率为65～80％，压缩模量为20～50mpa；所述全层多孔骨软骨组织工程支架的松质骨层的厚度为2～4mm，孔隙率为65～85％，压缩模量为20～40mpa。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤10)中，从同种异体或异种动物体中获取全层骨软骨组织材料。

技术总结
本发明提供一种全层多孔骨软骨组织工程支架及其制备方法，全层多孔骨软骨组织工程支架由全层骨软骨组织材料经过脱细胞化、激光打孔以及超声消化扩孔后得到；所述全层多孔骨软骨组织工程支架包括从上向下依次无缝自然过渡的软骨层、软骨下骨层和松质骨层。本发明提供的一种全层多孔骨软骨组织工程支架及其制备方法，在结构层次上、力学性能和成分组成上高度和天然骨软骨接近，同时可以给种子细胞提供良好的接种环境。

技术研发人员：左强,刘锋,程蒋琪,周锦春,范卫民
受保护的技术使用者：江苏省人民医院（南京医科大学第一附属医院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12