[发明专利]一种具有抗炎功能的含锌离子组织工程支架的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有抗炎功能的含锌离子组织工程支架的制备方法，所述方法是利用从人脐带中分离出的沃顿胶，通过反复低温粉碎、冻融、梯度离心、胰酶消化洗脱、真空冷冻压缩干燥等过程制得单纯沃顿胶支架，将单纯沃顿胶支架在含锌离子的模拟体液中进行诱导沉积，然后置于水热釜中的氨水溶液内，进行气相水热反应，最后经真空冷冻干燥即得本发明所述含锌离子的软骨组织工程支架；利用所述方法制备的组织工程支架不仅组织相容性好，而且能成功负载锌离子并通过缓释作用释放，从而调节巨噬细胞极化，对于炎性环境中的软骨损伤发挥抗炎作用；能够诱导干细胞分化为软骨细胞，为软骨修复提供良好的内免疫环境。

【技术领域】

本发明涉及生物医学工程技术领域，具体涉及一种具有抗炎功能的含锌离子组织工程支架的制备方法。

【背景技术】

由于缺乏血管神经的营养支持，关节软骨的再生能力及自愈能力差，以致于关节软骨损伤后修复非常困难。目前关节软骨全层损伤的治疗一直是骨科与运动医学医生面临的巨大挑战。微骨折术、软骨下骨钻孔术相继用于软骨损伤的治疗，但这些治疗方法也面临很多问题，其中最主要的问题是修复的软骨通常为纤维软骨，其生物力学及生理功能与透明软骨不可比，无法满足功能需求。其次，对非承重区的附加损伤和软骨损伤区域膨胀不足等，使得上述治疗手段的治疗效果上不够令人满意。

近年来，干细胞作为一种有希望的治疗关节软骨缺损的替代细胞引起了人们的兴趣，因为这些干细胞在一定条件作用下可以分化成软骨细胞。截至目前，研究人员已经从不同组织中分离出间充质干细胞(MSCs)，其中，骨髓间充质干细胞(Bone Marrowmesenchymal Stem Cells,BMSCs)作为标准应用于骨和软骨组织工程最为多见。

作为软骨组织工程的另一个重要因素——生物支架材料的功能要求也在不断提高。理想的支架材料不仅要求具有良好的支撑细胞和组织的作用，还要求能参与细胞信息传递调控，并可以影响到细胞增殖、迁移及分化。从脐带中分离的沃顿胶(Wharton’sJelly，WJ)，具备来源广泛、无二次创伤、可塑性极强、免疫源性低、成分与软骨组织接近、不涉及医学伦理问题等优点，而被众多学者认为是一种较为理想的软骨组织工程支架。

巨噬细胞作为组织-植入物相互作用的先锋细胞，是异物反应最重要的效应细胞之一。巨噬细胞可以极化成不同表型的细胞亚型而发挥不同的作用，巨噬细胞可转变为M₁型会分泌促炎介质TNF-α或IL-6，不利于组织修复；巨噬细胞转变为M₂型会分泌抗炎介质IL-4或IL-10提供一个促进组织修复的抗炎微环境。

近年来，随着免疫学的研究进展和对软骨修复的认识不断加深，越来越多的研究表明免疫系统与骨软骨系统的密切关系，如促炎因子白介素6在骨性关节炎发生发展过程中起到重要的促进作用，浸润于类风湿性关节炎患者关节滑膜中的巨噬细胞，淋巴细胞分泌的炎性因子在关节滑膜病变中发挥了重要作用。这些发现表明，软骨组织工程支架不仅应注重支架性能，还应注重体内复杂的免疫环境特别是炎症环境对成软骨的影响。

锌是人体必不可少的有益元素，有文献指出：1.25×10^-6mol/l的锌足以降低促炎细胞因子的表达，但是当锌的浓度超过100×10^-6mol/l时会增加促炎细胞因子的释放；因此，适量的锌离子浓度对免疫系统的炎症环境发挥重要作用。

【发明内容】

本发明的目的在于，提供一种具有抗炎功能的含锌离子组织工程支架的制备方法，利用所述方法制备的组织工程支架不仅组织相容性好，而且在炎性环境中有很好的抗炎作用。

本发明采用如下技术方案：一种具有抗炎功能的含锌离子组织工程支架的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将脐带取出后，用生理盐水洗去脐血管内及表面残存的血，在无菌操作台上剔除脐带外部的被膜和内部的三根血管，分离得到的透明胶状物质即为人脐带沃顿胶；