[发明专利]一种畴区可控的骨软骨修复复合支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多畴区可控的骨软骨修复的复合支架及其制备方法，该复合支架的骨畴区采用光交联聚乙二醇改性聚合物凝胶；软骨畴区为两亲性氨基酸衍生物小分子凝胶；过渡畴区是杂化凝胶。制备时，向模具中缓慢加入两亲性氨基酸衍生物小分子，待其成胶后，沿壁缓慢加入含有光引发剂的聚乙二醇改性聚合物的溶液，静置后经过紫外光照射制备而成。本发明制备的具有梯度变化的结构、成分和机械强度的复合支架，利用共价‑非共价交联作用形成一体化结构，具有光滑的过渡层，可以解决复杂骨软骨多区域缺损，实现骨软骨一体化修复，防止分层的发生。

技术领域

本发明涉及医学材料技术领域，具体涉及一种畴区可控的骨软骨修复复合支架及其制备方法。

背景技术

骨软骨缺损通常是由于骨关节炎、创伤、骨肿瘤、组织切除、代谢性疾病所引起的。这些疾病造成的组织损伤包括两种不同的组织类型：无血管、无神经、无法自行修复的关节软骨和起力学支撑作用的下骨组织。目前应用于临床修复骨软骨损伤的治疗方案包括微骨折，钻孔术以及人工关节置换术。这些治疗技术对软骨再生效果不明显，可能形成纤维软骨，并且新生成的组织与原本骨组织缺乏整合作用而导致修复失败。组织工程对重建修复骨软骨组织提供了新的策略方法，骨软骨多畴区一体化修复得到广泛研究。骨软骨过渡层结构将骨软骨复合组织分成空间结构和力学性能完全不同的两部分结构：骨组织区域要求血液供给大量氧和营养元素，具有致密且大孔隙的结构，同时需要有强的机械模量承担力学支撑；而软骨组织生长环境需要较高含水量，并且在应力传导过程中起衬垫的作用，需要可以吸收应力的可逆的交联结构；所以，中间过渡区域骨软骨组织需要起到桥接的特殊连接结构，有效过渡软骨组织到骨组织的结构变化、力学变化，同时保证营养代谢交换和力学信号传递。因此，骨、软骨和骨软骨过渡区是骨软骨缺损修复中必须同时考虑的因素。目前出现了两种主要的研究方案。一种是分别制备软骨、骨修复及过渡层支架，在体外与相应的软骨细胞和成骨细胞共培养后，通过简单的缝合、粘附或叠加的方式将各部分组装成多层支架，再植入缺损部分。结果显示骨层和软骨层之间存在一个明显的分界面，细胞无法穿透分界面形成钙化软骨层，导致骨与软骨界面不稳定，并且可能导致骨组织长入缺损区域的软骨区或远期出现分层现象。另外一种方法是制备一体化骨软骨多层支架，如采用3D打印技术一步法合成双网络高分子水凝胶，测试结果表明其与软骨和骨部分结合良好，无界面分层。但这种一体化支架虽然极大的增强了软骨与骨组织的联系，可以有效的克服界面分层的问题。但是一体化制备方法往往存在工艺复杂，且难以实现同一支架不同区域独立可控化调控的问题，难以满足诱导软骨和骨同时再生的要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种畴区可控的骨软骨修复复合支架及其制备方法，以解决现有技术存在的一体化制备方法制得的骨软骨下骨修复支架难以实现不同区域同时修复，大范围力学、空间结构及化学组成独立、精准、可控化的问题，以及修复过程中出现分层的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种畴区可控的骨软骨修复复合支架，包括：骨畴区凝胶，中间过渡畴区凝胶，软骨畴区凝胶；

其中，骨畴区凝胶为单一组分的紫外光交联聚乙二醇改性聚合物凝胶；

软骨畴区凝胶为单一组分的自组装两亲性氨基酸衍生物小分子凝胶；

中间过渡畴区是小分子-高分子复合凝胶即杂化凝胶，是两亲性氨基酸衍生物小分子凝胶溶液和聚乙二醇改性聚合物凝胶溶液混合后的光交联产物。