[发明专利]纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于人造关节软骨的制备领域，特别涉及利用现有的生物材料来制备人造纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架及其制备方法。

背景技术

关节软骨的生物学研究已经证实，由于软骨组织结构特殊，其内无神经、血管、淋巴管，幼年关节软骨虽可由软骨下通路获得部分营养，而成年关节软骨没有软骨下营养通路，软骨的营养供给是通过关节活动产生的压力变化，使滑液在关节腔与软骨基质之间进行交流，故软骨自身缺乏有效的修复能力，损伤的治疗有时比骨折还要困难，且易导致明显的功能障碍。运动员的关节软骨损伤发生率很高，常会引起关节肿痛等症状，继发骨关节病，影响运动成绩的提高，甚至丧失运动能力，因此关节软骨修复一直是运动医学领域重要研究课题。

目前软骨修复方法主要有刺激关节软骨自身修复的方法，包括纤维变软骨的刨刮、软骨下骨钻孔等方法，缺点主要是纤维变软骨的刨刮远期疗效不明，会引起纤维变加重、缺损区内及其邻近的细胞坏死。而软骨下骨钻孔方法中修复组织虽然早期具有透明软骨的外表，但早期不能承担应力、生成的关节软骨缺乏正常的结构、机械特性和耐久性，最终会发生退变。还有一种是组织、细胞的移植修复方法主要包括关节软骨的移植、软骨细胞的移植、骨膜和软骨膜的移植，缺点主要是手术操作复杂，涉及供体取材手术，而且自体或同种异体骨软骨来源有限。而人工合成基质影响表现型软骨细胞的表达。生成多为纤维软骨而非正常的透明软骨且操作困难，需体外培养扩增和体内移植，难于普遍应用于临床。供区有限、固定困难等。最后还有一种是组织工程化软骨修复技术，缺点主要有自体细胞移植操作困难，需手术取材体外培养扩增和二次手术体内移植，难于普遍应用于临床。而异体细胞存在免疫排斥反应，细胞存活率低。组织工程支架采用人工合成聚合物(PLGA)具有不同程度的生物相容性问题，而蚕丝、胶原蛋白、纤维蛋白、人羊膜等天然生物材料支架机械力学差，无法抵抗关节运动时产生的机械应力，容易造成修补处的塌陷，也同时影响材料上细胞的生长。可注射性水凝的缺点同样是凝胶化过程的可控性和机械强度较差。而细胞因子辅助治疗软骨损伤法中细胞因子本身对软骨生长的促进作用很好，但要将因子固定于组织工程支架材料并能缓释释放，需要进一步技术探索。

综上所述，上述方法中或多或少的存在生物相容性和机械强度难以同时兼顾的缺点，而且多要进行体外培养，操作复杂。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的很难兼有良好的生物相容性和机械强度的缺点，本发明提出了一种纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架及其制备方法，本方法制造的纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架具有良好的生物相容性和机械强度，不需进行体外培养即可使用。

本发明的技术方案为：这种纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架，为一种动物脱钙皮质骨，在垂直于所述的脱钙皮质骨的水平表面设有0.1～1mm直径的孔，孔间间隔为0.5～5mm，形成三维多孔的立体网状结构，孔隙率达到5％-20％，厚度大于2mm。所述的脱钙皮质骨为牛或山羊的皮质骨脱钙制得。

所述的纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架的制备方法，步骤为：第一步，皮质骨脱钙：取牛或山羊的皮质骨，去除骨髓，浸泡于2℃-10℃，pH在6-10之间的浓度为0.1mol/L-0.7mol/L乙二胺四乙酸脱钙液中，脱钙液每日更换，每日换下的脱钙液检测钙离子浓度，当脱钙液中的Ca螯合物浓度＜0.5g/L，即为完全脱钙，即为完全脱钙，将皮质骨取出进行x线和CT检测，看是否完全脱钙，完全脱钙的皮质骨进入下一步，没有完全脱钙的皮质骨重新脱钙直至完全脱钙；

第二步，钻孔：根据预试验筛选确定孔径为0.1-1mm，通过机械钻孔技术在垂直于脱钙皮质骨的水平表面以0.1-1mm的直径打孔，设定孔间间隔0.5-5mm，剪裁成设计尺寸即得到纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架。所述的脱钙液是使用去离子水配制，塑料容器盛载。所述的纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架在使用前使用钴60照射12-24小时消毒。

本发明纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架是运用天然生物脱钙皮质骨支架制备的，使用时候采用软骨的组织工程修复技术，结合软骨下骨钻孔，自体干细胞移植，及骨形态蛋白BMP因子治疗为一体，充分发挥了各项技术的优势。

采用本发明的纵向钻孔的脱钙皮质骨关节软骨再生用支架的修复方法主要步骤为：

首先，在骨软骨缺损区域进行刨刮去除纤维变、不规则的病变软骨和软骨下骨。继而，进行软骨下骨磨削，将骨软骨缺损修成比较规则的形状。然后进行软骨下骨的钻孔使能够释放自身的骨髓。