[发明专利]一种诊疗一体化梯度骨软骨仿生支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种诊疗一体化梯度骨软骨仿生支架及其制备方法，采用DLP光固化3D打印技术实现，其步骤包括：分别配制软骨层、软骨钙化层和软骨下骨层的溶胶，利用槲皮素、甲基丙烯酸酯化明胶与LAP溶液制得软骨层溶胶；利用槲皮素、甲基丙烯酸酯化明胶、掺铁羟基磷灰石与LAP溶液制得软骨钙化层溶胶；利用槲皮素、甲基丙烯酸酯化明胶、掺铁羟基磷灰石与LAP溶液制得软骨下骨层溶胶。该方法制得的支架具有结构梯度和材料梯度，具有良好的力学性能和生物相容性，且具有良好的骨诱导能力和骨传导能力，能诱导骨组织缺损部位的再生。本发明的梯度支架具有MRI诊断功能，可以实现在体内精准评价骨软骨缺损修复的实时状况。

技术领域

本发明属于医用生物材料制备与组织工程技术领域，尤其涉及一种诊疗一体化梯度骨软骨仿生支架及其制备方法。

背景技术

据统计，年龄大于65岁的人群中，70％都患有不同程度的关节软骨损伤，关节软骨损伤是由创伤、疾病、运动不当、老龄化等原因所引起的常见疾病，常表现为关节疼痛、功能障碍，严重影响患者日常生活。由于人体关节软骨属于无血管的组织，而所需的营养主要来自于关节液，该营养不足以促进软骨缺损的修复和重建；且软骨细胞的相对更新率较低，当关节软骨的缺损2mm时，缺损几乎不能通过软骨细胞的增殖来修复，因此，损伤后的关节软骨很难靠自生的修复能力再生。

目前临床治疗方法主要为：保守治疗、关节腔清理术、微骨折术、软骨细胞移植、自体骨或异体骨软骨移植术及人工关节置换等技术。然而，这些方法都存在一定的缺陷，如：供体来源不足、排异反应、并发症、长期疗效欠佳等。

近年来，随着科技的发展和组织工程再生技术的深入研究，为骨软骨损伤的再生修复提供了新的解决思路。软骨组织由关节软骨和软骨下骨组成，是一个具有渐进性材料梯度和生理特性的复杂组织结构，不同层面的力学特性、新陈代谢和组织运输均极具特异性。通常，软骨缺损会累及软骨下骨，进而造成骨-软骨缺损，而且当软骨下骨发生损伤以后，新生软骨难以与其整合，会反过来阻碍软骨的修复，因此，单一的软骨缺损修复很难达到治疗要求。因此本发明基于软骨结构，构建多级梯度结构骨软骨仿生支架，同时用于骨软骨缺损修复。

近年来3D打印技术在生物组织工程中发展越来越成熟，利用生物3D打印技术可以精确控制骨软骨支架材料形态和支架内部细胞的分布，可以构建与人体组织结构高度类似的人工组织，解决支架结构的精确性和细胞植入的准确性两大难题，同时可以满足不同临床需要的特定外形结构，实现个性化定制。

目前大多采用CT扫描的方式来评价仿生骨软骨支架的降解，CT是有射线的检查方法，较难发现器官组织结构的功能变化，为更全面评价仿生梯度骨软骨支架的降解和跟踪诊断骨缺损部位的修复情况，急需一种可以诊断关节软骨缺损修复情况直观又无创的手段。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种诊疗一体化梯度骨软骨仿生支架及其制备方法。该方法制得的骨软骨仿生支架具有结构梯度和材料梯度，具有良好的力学性能和生物相容性，并且具有良好的骨诱导能力和骨传导能力，能诱导骨组织缺损部位的再生。为弥补CT诊断的不足，本发明的梯度支架具有MRI诊断功能，可以实现在体内精准评价骨软骨缺损修复的实时状况。

为实现上述目的，本发明提供一种诊疗一体化梯度骨软骨仿生支架的制备方法，采用DLP光固化3D打印技术实现，其步骤包括：分别配制软骨层、软骨钙化层和软骨下骨层的溶胶，

利用槲皮素、甲基丙烯酸酯化明胶(GelMA)与苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐(LAP)溶液制得软骨层溶胶；

利用槲皮素、甲基丙烯酸酯化明胶、掺铁羟基磷灰石(Fe-HAP)与LAP溶液制得软骨钙化层溶胶；

利用槲皮素、甲基丙烯酸酯化明胶、掺铁羟基磷灰石与LAP溶液制得软骨下骨层溶胶。

具体地，引发剂LAP用磷酸盐缓冲溶液(PBS)溶液溶解得到LAP溶液。