[发明专利]一种超仿生软硬组织复合支架的制备方法

说明书

本发明公开了一种超仿生软硬组织复合支架的制备方法，制备方法包括设计仿生骨组织支架、打印原料的准备、打印墨水的制备、DLP光固化3D打印、冷冻干燥、提取患者的牙髓间充质干细胞及定向分化、细胞的接种和培养、软组织支架的制备和软硬组织复合支架的制备。本发明通过3D打印超仿生生物材料，实现口腔临床软硬组织的同期个性化修复，不仅避免了第二术区的开辟，也缩短了因目前软硬组织分期修复的治疗时间。同时，受启发于颌骨组织的三维微结构，模拟颌骨的哈弗氏管和沃克曼管以早期建立良好的血供，为分层诱导仿生颌骨组织提供了条件，为仿生支架的设计研发提供了新思路。

技术领域

本发明属于组织工程领域仿生支架的制备方法，具体涉及一种超仿生软硬组织复合支架的制备方法。

背景技术

一般而言，骨组织有独特的自我再生和愈合能力，但当骨缺损超过极限范围 (5-8mm)以后，其自愈能力常不理想。然而在临床上，口腔骨组织缺损，尤其是大范围的牙槽骨量不足，将直接影响患者的口腔修复治疗，即咀嚼功能的重建和美观的恢复。特别地，种植义齿已成为目前口腔修复中最主流的治疗方法，而其对牙槽骨量的要求颇高，若骨量不足则将大幅度的提高种植手术难度，甚至无法进行种植义齿修复。而且，口腔颌骨缺损大多伴随着软组织的退缩，当牙龈软组织尤其是附着龈量不足时，由于其缺乏粘膜下层，极大的增加了骨增量手术时所产生的软组织张力，对手术过程及远期疗效均提出了巨大的挑战。如今临床最为常用的治疗软硬组织合并缺损的手段为通过一期骨增量手术，如骨移植、骨劈开等重建颌骨后，经二期自体软组织移植术达到软硬组织再生修复的目的，为后续治疗及预后提供解剖学基础，但该治疗过程也存在手术次数多、周期长、需开辟第二术区等问题。因此，大面积骨组织缺损伴软组织不足的同期重建治疗是口腔颌面部缺损修复中的难题，研发可用于同期修复的软硬组织复合组织工程材料是目前口腔临床的重大需求。

在骨组织工程领域，被广泛使用的生物支架材料主要集中在生物陶瓷、天然或合成聚合物和复合体。然而，现今大多骨组织工程支架均存在结构简单均一的弊端，而从组织学上看，天然颌骨由表面高密度皮质骨及内部松质骨组成，前者以致密排列的骨单位为基本元素，是骨组织机械强度的主要来源；而后者则由疏松网络状骨小梁直接构成。进一步的，在皮质骨中，富有血管和神经的哈弗氏管和沃克曼管纵横交错，形成营养网络交通，在骨重建修复中起着不可或缺的作用；而松质骨则因本身结构疏松多孔，血运较为丰富，这些结构特点均保证了天然颌骨的生理功能与适应性改建。而在重建骨组织时，当重建尺寸200μm便会超出营养及氧气的扩散极限，需要构造营养网络方能避免内部营养运输不畅。因此，理想修复复杂形态标准骨缺损的关键要素是充分模拟天然骨组织的微结构，早期在骨支架材料内部形成有效的脉管网络，以保证中央部分的氧与营养交换。而高精度3D打印技术为骨组织工程学中模拟天然纳微结构的骨组织提供了可能。此外，由于颌骨需通过牙齿咬合实现力的传导，且在咬合力作用下需具备良好的适应性改建功能，这便对松质骨中骨小梁的结构与连接方式有了更为独特的要求，而目前用于修复颌骨的生物材料则很少强调其功能特性，仅关注其形态学的重建，因此设计制造口腔领域中颌骨重建特属的骨组织工程支架材料以适应口内环境和功能是目前研究的瓶颈。若移植材料能充分模拟天然颌骨组织的脉管结构，在保证血供的同时负载患者自身来源的多向分化潜能干细胞，不仅能诱导新生骨组织发挥其所应承担的口内生理功能，也不存在异源细胞所带来的免疫源性风险，而目前尚无学者从微观及临床转化的角度，模拟天然颌骨的微结构来制备较大尺寸颌骨支架材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种超仿生软硬组织复合支架的制备方法。本发明通过解析天然颌骨皮质骨中哈弗氏管、沃克曼管的脉管网络及松质骨的适应口腔咬合力复杂多变的三维多孔复合微观结构，提出梯度矿化多层仿生修复颌骨的新策略，结合高精度电流体力学打印技术和高精度DLP 光固化3D打印技术，构建超仿生软硬组织复合支架，实现口腔软硬组织同期修复。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种超仿生软硬组织复合支架的制备方法，其步骤如下：