[发明专利]一种高性能人工椎间盘支架及其制备方法

说明书

本发明提供了一种优良机械性能和生物相容性的人工椎间盘的制备方法，其包括：(1)将PBST熔化，冷却后裁剪、打磨成表面光滑的PBST椭圆环；(2)制备PBST静电纺丝薄膜，将所得薄膜进行盘绕6‑10层，并紧密的套在步骤(1)所得PBST椭圆环的外环上；(3)制备壳聚糖水凝胶，并填入步骤(2)所得物构成的椭圆环中的空心处；所述PBST为聚对苯二甲酸‑共‑丁二酸丁二醇酯。本发明还提供了由上述方法得到的人工椎间盘。本发明所得人工椎间盘支架具有优秀的机械性能和良好的细胞相容性，其压缩应力屈服极限为3.74MPa，弹性模量为29.93Mpa；拉伸应力屈服极限为3.69MPa，弹性模量为43.18MPa。

技术领域

本发明属于组织工程领域，具体涉及一种优良机械性能和生物相容性的人工椎间盘及制备方法。

背景技术

下腰痛是脊柱外科常见疾病，影响患者的生活质量，甚至导致劳动能力的丧失。以椎间盘突出症为主的椎间盘退变性疾病是引起下腰痛的主要原因。随着我国经济的发展，人们对生活水平要求的提高，解决椎间盘退变性疾病引起的下腰痛迫在眉睫。

目前，临床上对椎间盘退变性疾病的治疗，无论是以缓解症状为目的药物或物理治疗，还是以恢复椎体结构稳定性为目的外科手术治疗结果均不理想。以基因治疗、细胞移植和组织工程替代品置换为主要手段的生物治疗策略为椎间盘退变性疾病带来了新希望。

临床中的椎间盘退变性疾病患者多已进入退变的晚期，而且椎间盘的退变是髓核和纤维环同时存在，最好的治疗办法是用组织工程椎间盘置换退变的椎间盘，恢复其生物学功能。

早期的组织工程椎间盘研究主要集中在组织工程髓核或纤维环的构建，有不少学者利用组织工程纤维环或髓核完成椎间盘的修复，并取得了良好的实验结果。Hegewald利用聚乳酸-羟基乙酸[poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA]支架修复山羊损伤的椎间盘纤维环，实验发现植入的支架能有效地阻止髓核的突出，支架上可见大量的纤维环细胞及细胞基质。近年来，更多的学者意识到组织工程椎间盘的研究应同时包括组织工程髓核和组织工程纤维环，庄颖等利用脱矿骨基质(Demineralized bone matrix gelatin,DBMG)作为纤维环支架，Ⅱ型胶原/透明质酸-硫酸软骨素(collagenⅡ/hyaluronate/chondroitin-6-sulfate,CHCS)作为髓核支架，以纤维环细胞和髓核细胞作为种子细胞，在裸鼠皮下构建双相组织工程椎间盘。实验发现种子细胞在支架上生长良好，分泌Ⅱ型胶原和蛋白聚糖，形态与天然椎间盘相似，但未能良好的模拟天然椎间盘的结构特点，力学性能较差。

构建组织工程椎间盘的重点和关键在于模拟椎间盘以下特点：①在生理结构方面，椎间盘由髓核、内纤维环、外纤维环组成，髓核呈胶冻状，纤维环呈同心圆结构；②在生化特性方面，外纤维环主要表达I型胶原，内纤维环和髓核主要表达Ⅱ型胶原和蛋白聚糖；③在生物力学方面，纤维环承受椎体间的轴向压力、髓核的膨胀张力及剪切力等。

重要的是，在模拟椎间盘上述特点时，需至少使得所得椎间盘具有良好的机械性能和生物相容性。虽然《Biomimetic method for combining the nucleus pulposus andannulus fibrosus for intervertebral disc tissue engineering》模拟了髓核和内纤维环，但其所得的椎间盘支架的机械性能很差，其弹性模量仅为250KPa左右。另外，其尚未弄清所得支架的机械性能相对于纯凝胶材料而言更高的原因。

因此，本领域急需寻求一种具有优良机械性能和生物相容性的人工椎间盘及制备方法。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的之一在于提供一种优良机械性能和生物相容性的人工椎间盘的制备方法，该方法包括：

(1)将PBST熔化，冷却后裁剪、打磨成表面光滑的PBST椭圆环；