[发明专利]一种双因子程序释放的仿生取向软骨支架及其制备方法

说明书

本发明公开一种双因子程序释放的仿生取向软骨支架及其制备方法，该仿生取向软骨支架由上下两层材料复合而成，上层表面层复合材料是由胶原、壳聚糖、透明质酸和负载KGN的PLAG微球制成；下层移行层复合材料是由胶原、壳聚糖、丝素蛋白和负载TGF‑β1的聚赖氨酸‑肝素钠（PLL‑HS）纳米粒制成。本发明制备的仿生取向软骨支架综合了胶原良好的生物相容性和生物降解性，壳聚糖的抗菌性和可生物降解性，丝素蛋白的良好力学性能，以及透明质酸的润滑和抗炎作用，对BMSCs具有良好的促进增殖和分化作用，可在修复早、中期KOA软骨缺损的同时达到对KOA症状的缓解和治疗，是一种较理想的骨关节炎软骨缺损修复的医用材料。

技术领域

本发明属于生物医用领域，具体涉及一种双因子程序释放的仿生取向软骨支架及其制备方法。

背景技术

膝骨性关节炎（KOA）是一种以患者关节软骨出现变形、骨质增生以及坏死等炎症性病变为特征的骨关节炎疾病，其中以软骨进行性退变和软骨下骨重塑为主要特点，临床主要表现为膝骨关节持续性疼痛、肿胀、活动障碍、膝关节畸形等，严重影响患者的健康。

临床对KOA的治疗主要分为手术治疗和非手术治疗两种。手术治疗主要有自体或者异体骨软骨移植、关节清理术、钻孔术以及膝关节周围截骨术、膝关节融合术、人工全膝关节置换术等；非手术治疗主要包括康复治疗、药物治疗和针灸推拿治疗，其中，补充外源性透明质酸具有修复被破坏的屏障、改善滑液生理功能、缓解关节疼痛、对细菌和毒素等侵入其保护性屏障作用。

在关节软骨原位再生中，转化生长因子（TGF-β1）不仅具有促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）增殖并最终分化为软骨细胞的作用，同时还通过抑制基质金属蛋白酶的产生而在KOA治疗中发挥重要作用。此外，近年来小分子化合物Kartogenin（KGN）被发现具有极强的促BMSCs向软骨分化、协同TGF-β1和BMP-7促进软骨细胞lubricin蛋白分泌的作用。除此之外，KGN还可促进腱-骨连接处形成软骨样组织，并且与壳聚糖结合的KGN较未结合的软骨能力更强。因此，应用KGN定向诱导干细胞向目标细胞系分化为病缺损组织的治疗提供了一种新的有效方法。但TGF-β1和KGN存在作用时间相对较短、易被降解和作用一过性等问题，如果能通过控缓释放，可更好地发挥其生物学作用。

此外，正常软骨由表面层、中间层、下层、钙化层组成，自体骨髓腔BMSCs参与的软骨重建可通过钙化层和下层从而达到中间层或上层。本发明仿生设计与天然软骨结构相似的具有上、下双层结构的软骨支架，同时在下层支架中引入上下贯通的阵列微管结构（利于BMSCs移行），结合在下层支架包载促BMSCs增殖的TGF-β1、上层支架包载促BMSCs分化的KGN，并通过材料结构以及因子包埋差异设计实现TGF-β1、KGN双分子程序释放，可达到有效修复软骨缺损的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双因子程序释放的仿生取向软骨支架及其制备方法，其是在综合考虑了种子细胞、生长因子和材料支架三方面因素的基础上，构建的一种能让内源性BMSCs易于迁移，并在移行过程中先后完成增殖和分化的仿生取向软骨支架，其可在修复早、中期KOA软骨缺损的同时达到对KOA症状的缓解和治疗。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明要求保护一种双因子程序释放的仿生取向软骨支架，其是以胶原、壳聚糖、透明质酸、负载KGN的PLGA微球为原料制备表面层复合材料，以胶原、壳聚糖、丝素蛋白、负载TGF-β1的PLL-HS纳米粒为原料制备移行层复合材料，再以丝素蛋白为粘合剂将两者粘合，制得具有上下双层结构的仿生取向软骨支架。

所述胶原来源于鱼皮、猪皮、牛皮或牛腱；所述丝素蛋白从蚕茧中获得。

本发明还要求保护所述双因子程序释放的仿生取向软骨支架的制备方法，其包括如下步骤：

一、表面层复合材料的制备