[发明专利]一种复合多孔质海绵材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种复合多孔质海绵材料，由外围骨架的生物吸收性合成高分子与内部交联填充有比外围骨架气孔率大的天然高分子多孔质体混炼而成，该生物吸收性合成高分子中含有中空部，该中空部填充有生物吸收性天然高分子多孔材料、细胞生长因子、细胞分化控制因子中的一种或多种。具体制备方法包括生物吸收性合成高分子多孔质海绵材料的制备；生物吸收性天然高分子溶液的制备及填充；将填充有天然高分子溶液的合成高分子多孔质海绵材料冻结干燥，然后进行架桥，制得复合多孔质海绵材料。本复合材料在冻结干燥之后中央部形成孔口相连通结构，生物体细胞容易播种进入孔口，细胞在高亲和性环境下快速贴壁，迅速适应环境吸收营养和各种细胞因子增殖。

技术领域

本发明涉及使用高分子复合材料引导人体器官的再生，比如修复关节软骨的再生、骨的再生，具体为复合多孔质海绵材料及其制备方法，旨在多孔质海绵材料中培养患者自己的细胞，体外培养一段时间之后，移植入生物体。

背景技术

因交通事故，体育运动，生产劳动，年龄变大，疾病等原因，生物体常受损伤而不幸丧失软骨和骨等组织，在医院骨科也常见关节软骨损伤,因为软骨组织内无血管，软骨细胞在无血运环境中缺乏迁徙能力。软骨损伤后很难再生，在矫形外科领域，如何修复或治疗因疾病、创伤等引起的创伤性和退行性软骨组织损失，在全世界都是难题，软骨创伤不立即给予治疗，创伤必将越来越大，最后不得不进行人工关节置换，但关节置换创伤大，对患者特别是老年患者负担重，而且感染风险高、且多年后面临翻修和重新置换等问题，普遍认为早期修复关节软骨损伤非常必要。传统治疗软骨损伤，有使用药物刺激促进软骨再生，也有手术如关节磨削成形术、钻孔、微骨折及关节镜灌洗术，使骨髓中软骨源性、骨源性细胞及细胞因子渗透到软骨损伤区域，促进向软骨细胞分化，产生纤维软骨。这种手术操作简单，对小面积软骨损伤在某种意义上较满意，被广泛应用。

但研究表明，实际上这些方法均不能将损坏软骨修复，而且软骨磨蚀、骨髓刺激等愈合形成的纤维软骨组织与透明软骨不同.目前关节软骨缺损的修复仍缺乏理想有效方法。用捐献的组织移植也是一种方法，但我国存在捐献严重不足，而且别人捐献的器官还有免疫应答排斥等种种问题。软骨疾病不能得到有效治疗的最终结果，导致关节置换，然而人造关节器官往往因磨损产生松缓破损等，导致功能不足，因此临床上关节病变患者的巨大需求，促使研究者不断探索新的可行的方法。

自体软骨移植术是目前应用较广的修复软骨损伤的技术之一，自体软骨组织移植疗效较好但供材有限；临床提取患者自体软骨细胞后，细胞吸附于生物相容性良好并可被人体逐渐吸收的载体中，该载体提供三维空间，有利细胞获得营养，气体交换、排泄废物，细胞按三维支架生长。临床上MACI(Matrix-induced autologous chondrocyteimplantation)技术较成熟。将采集的软骨细胞种植在生物膜上，再用纤维胶固定移植到缺损处。优点在于，细胞得到固定，不会术后细胞流失。胶原膜为载体，不需切取骨膜，避免骨膜移植的各种并发症。用生物相容性更好的纤维胶替代缝线封闭不需缝合、手术切口小，手术时间短，术后康复快。使用动物来源的软骨(如猪，牛)，首先把软骨组织去细胞化，然后播种患者自体细胞，体外培养后，临床移植患者，这种疗法也取得了一定效果，但异体移植存在免疫排斥且病毒感染等风险。间充质干细胞SMSCs(synovial mesenchymal stem cells)传代繁殖力强，连续多次传代仍可保持良好增殖分化特性，与基质材料复合植入体内后可形成透明样软骨并在软骨下区形成骨组织，而达到整合。目前这些方法仅处于动物实验阶段，还没正式用于临床，因为间充质干细胞SMSCs的分化控制比较难，分化效率比较低，而且从患者体内取干细胞，对患者也是一种负担。目前用3D打印装置打印方形孔蜂巢状微结构的聚己内酯-羟基磷灰石3D支架，与骨髓血结合在体外培养，诱导干细胞向软骨细胞分化，也将有可能用于修复软骨缺损。但是这技术离应用还有相当距离，还是一种概念性范畴。