[发明专利]组织工程用软骨细胞外基质三维多孔海绵支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学软骨组织工程技术领域，具体涉及一种组织工程用软骨细 胞外基质三维多孔海绵支架，尤其涉及用于引导软骨组织再生的组织相容性三 维多孔支架及其制备方法。

背景技术

软骨的自身修复能力极其有限，用组织工程技术构建工程化软骨为修复软 骨缺损提供了一种具有良好应用前景的方法。软骨组织工程的研究内容包括种 子细胞、支架材料、细胞因子以及生物反应器技术等，其中构建理想的支架材 料是成功构建软骨组织工程的关键。细胞支架为软骨细胞的增殖分化提供适宜 的场所，相当于软骨的细胞外基质成分。

目前用于软骨组织工程的支架材料包括天然材料和人工合成材料两种，人 工合成的材料主要有聚乙交酯、聚丙交酯以及两者的共聚物等。人工合成材料 的缺点是疏水性，不利于细胞的粘附，并且降解产物呈酸性，在体内容易引起 炎症反应。而天然材料来源于动物或人体，其网状结构、成分、生物力学环境 适合种子细胞的生长、发育及新陈代谢，材料可降解，因此越来越受到研究者 的重视。

目前常用的天然软骨支架材料有胶原和透明质烷为原料的天然软骨的仿生 支架。天然材料研制的基本原则是仿生，即模拟天然软骨细胞外基质的结构与 生物化学成分，为软骨细胞生长提供适宜环境。但是软骨的细胞外基质生化成 分与结构复杂，仿生材料难于真正模仿软骨组织的复杂的天然结构、生物力学 和生物学特性，很少进入临床应用，尚无理想的支架。

脱细胞基质由于去除了细胞和可溶性蛋白等引起免疫反应的物质，并且保 留了原先的天然结构，已经得到了广泛的应用。目前，异体脱细胞真皮基质 (AlloDerm)已经商品化。国外有人用酒精脱水、冻干和液氮循环冻融等方法对兔 鼻间隔软骨进行灭活，作为细胞生长的支架，但是此种方法会使细胞残片残留， 抗原性去除不彻底，并且灭活的大块软骨无多孔网状结构，细胞营养供应以及 代谢废物排出困难(见Kelley TF，Sutton FM，Wallace VP，et al.Chondrocyte repopulation of allograft cartilage：a preliminary investigation and strategy for developing cartilage matrices for reconstruction.Otolaryngol Head Neck Surg， 2002，127：265-70)。国内有将软骨整块进行脱细胞处理的研究报道(见王彦君， 孔维佳，毕胜斌等。耳廓软骨天然生物支架材料的制备及初步研究.中华耳科杂 志，2005，3：194-199)，但形成的脱细胞软骨不具备组织工程支架要求得多孔网状 结构，营养物质的传送以及代谢物的派出困难；另外国内有将软骨进行粉碎后 脱细胞的研究报道，韩雪峰等人将软骨粉碎成100～154μm微粒，与软骨细胞混 合培养构建组织工程骨，其缺点是微粒较大、与软骨细胞混合不均匀，并且不 具备一定具体的形状，细胞-微粒复合体生物力学强度低，手术植入不易操作等。

理想的用于组织工程软骨构建的支架材料应符合以下基本要求：①相互连 通的三维、多孔网状结构，以有利于细胞生长，细胞营养物质的流通和细胞代 谢产物的排除。②良好的生物相容性和生物可吸收性。③适合细胞粘附、增生 和分化的表面化学特性。④良好的力学特性，能与组织植入部位的力学要求相 匹配。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种天然软骨制成的软 骨细胞外基质三维多孔海绵支架，能够复合细胞从而构建组织工程软骨，可用 于临床上修复软骨缺损。

本发明的另一目的在于提供上述软骨细胞外基质三维多孔海绵支架的制备 方法。

以下对本发明进行详细描述。

本发明的构思在于，通过将软骨加工成软骨微丝，从而提供能充分进行去 细胞处理和形成多孔支架基质的条件，然后去细胞处理和固化和/或强化处理进 而得到彻底脱细胞的软骨基质三维多孔海绵支架。

本发明提供了一种天然软骨制成的软骨细胞外基质三维多孔海绵支架，其 通过将天然软骨通过成微丝处理、去细胞处理和固化和/或强化处理得到。