[发明专利]一种三层一体化高仿生软骨缺损修复支架

说明书

本发明涉及医疗技术领域，尤其是一种三层一体化高仿生软骨缺损修复支架，包括钛笼，所述钛笼的顶部设有中间层，所述中间层的顶面设有软骨层，所述钛笼为圆筒状，所述钛笼外径为6±0.05mm，所述钛笼的壁厚为1±0.05mm，所述中间层的厚度为1±0.05mm，所述软骨层的厚度为2±0.05mm。此次设计的三层一体化支架相比上一次专利所设计的支架不仅保留了原支架阻挡组织间细胞互相迁移、分隔软骨组织与骨组织，减少细胞种植次数简化操作步骤的优势且结构更加优化。

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，运用组织工程原理构建生物仿生支架修复关节软骨缺损。本发明应用生物友好型材料，通过模拟人体关节天然骨软骨组织结构，与种子细胞结合较好地修复关节软骨缺损，具体地涉及一种三层一体化高仿生软骨缺损修复支架。

背景技术

目前，应用模拟天然骨软骨组织多层渐变结构的一体化支架修复软骨缺损已经成为当下的研究热点之一。Levingstone等人以胶原和羟基磷灰石为原材料制作了三层一体化支架，较好地模拟了天然骨软骨组织中“软骨层-钙化层-骨层”的多层结构。Ding等人以丝素蛋白和羟基磷灰石为原材料制作了具有“软骨层-中间层-骨层”三层结构的一体化支架，较好地修复了关节软骨缺损。

虽然，应用多层一体化支架修复关节软骨缺损已经取得了可喜的成果，但是仍旧存在一些问题亟待解决。特别是在体外培养组织工程骨软骨复合组织块时，往往需要在一体化支架的不同层次中种植入对应其层次的细胞，或者将间充质干细胞分别诱导成对应其层次的细胞。Galperin等人在其设计的多层支架的骨层中首先种植入hBMSCs，待细胞完全黏附后，在软骨层中种植入由hBMSCs诱导而成的软骨细胞，最后在标准培养液中培养4周以构建出骨软骨复合组织块。该方法所使用的标准培养液为不含诱导因子的普通培养液，仅适合软骨细胞的黏附和增殖，但不能较好地诱导骨层中hBMSCs分化为成骨细胞，容易导致下方松质骨修复效果欠佳。Ding等人将脂肪间充质干细胞分别诱导分化为软骨细胞和成骨细胞后，将两种细胞分别植入多层支架的软骨层和骨层，然后在软骨和成骨分化培养液中分别培养7天和21天以构建组织工程骨软骨复合组织块。该团队所使用的方法虽然能够保证各层中的间充质干细胞能够完全分化为对应的细胞，但是该方法需要经过两次诱导分化和一段时间的共培养，操作步骤繁杂，成本高，耗时长。Soner等人首先在软骨支架中种植入软骨细胞，在软骨化培养基中培养2周，在骨层支架中种植入hBMSCs，在成骨化培养基中培养2周。然后将这两种支架与一种不含细胞的中间层支架通过物理方法连接成一个一体化多层支架并将该多层一体化支架放置于共培养液中继续培养了2周。该团队试图通过骨层和软骨层分开培养的方法保证各层中细胞的稳定分化和增殖，但是该方法破坏了多层支架的一体化特性，容易导致后期的培养过程中支架的分层和脱落。发明人在之前的研究中设计了一种模拟正常骨软骨区域“软骨层-钙化层-骨层”梯度渐变结构的三层一体化支架。该支架以低浓度壳聚糖/明胶溶液为软骨层，低浓度壳聚糖/明胶溶液为中间层，β-TCP为骨层(以下称为TCP支架)。发明人在该支架的软骨层中植入自体山羊软骨细胞，经过四周体外培养后，在该支架的骨层中植入山羊BMSCs后将支架-细胞复合物植入山羊关节软骨缺损区进行修复。虽然，该方法取得了令人满意的效果，但是需要从体内获取两种细胞，操作步骤多，且修复时间较长(6个月)。由此可见，通过在一体化支架的不同层次中种植入对应的细胞，并将其培养出骨软骨复合组织块来修复关节软骨缺损的方法操作复杂，费时费力，对细胞的种类要求高，细胞的植入次数多。