[发明专利]一种双层骨-软骨修复支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种双层骨‑软骨修复支架及其制备方法，由两种修复层自下至上叠加而成：上层为软骨修复层，下层为骨修复层，所述软骨修复层的材料包括聚乙二醇二丙烯酸酯、生物医用高分子水凝胶和具有抑制钙化的物质，所述骨修复层的材料包括聚乙二醇二丙烯酸酯、生物医用高分子水凝胶和具有成骨活性的物质组成，上下两层均通过聚乙二醇二丙烯酸酯的紫外光聚合效应快速固化生物医用高分子水凝胶制备而成。本发明相对于现有技术的优点如下：提供的双层骨‑软骨修复支架具有生物活性优异、可完全降解并且降解周期可控等优点；避免了离子交联和化学交联导致的双层结构破坏，制备工艺简单，制备周期短且成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种双层骨-软骨修复支架及其制备方法，属于生物医用材料领域。

背景技术

随着社会人口老龄化及运动损伤的增多，骨关节病变的发生率在不断上升，严重影响着人类生活质量。各种退变性疾病以及创伤性损害，随着年龄增加而发生软骨组织的自然磨损导致骨关节炎发生，是骨软骨损害的主要原因。软骨主要由分散的圆形或椭圆形的软骨细胞和浓密的细胞外基质组成，是一种无血管、神经和淋巴腺的组织。其细胞外基质主要由Ⅱ型胶原的网络结构和羽毛状的糖蛋白组成，为软骨组织提供足够的力学强度。这种结构特点使损伤的软骨组织自修复能力十分有限。并且软骨细胞代谢不活跃、缺乏血液供应而修复能力低下，使关节软骨损伤成为治疗难题，未治疗的关节软骨损伤将导致持续的关节疼痛及骨关节炎。

目前针对软骨损伤的治疗可概括为三类：①骨髓刺激技术：钻孔术、微骨折术、自体基质诱导软骨再生等；②直接软骨替代：骨软骨移植、马赛克移植等；③细胞疗法：自体软骨细胞移植、基质诱导自体软骨细胞移植等。这些治疗方式具有供体来源有限、治疗部位易病变、大面积损伤(2cm²)修复效果有限等缺点。近年来，组织工程正逐渐成为新一代软骨修复技术，即在体外构建一个软骨修复支架然后整天植入到软骨缺损部位。现存关于骨-软骨修复支架的报道多为构建促进骨、软骨生长的双层或多层支架进行修复。这些支架通常依靠结构特点阻止血管侵入软骨层中，该结构通过模拟天然钙化层的成分、结构或功能来构建。材料在降解过程中，该结构会发生变化，孔径会增加，界面处通透性会增加，阻止血管入侵的功能也会丧失。一旦血管侵入软骨层，也缺乏抑制软骨内成骨的功能。如何阻止钙化层向软骨层推进及重塑，抑制软骨内成骨过程，是软骨修复的关键所在。

发明内容

本发明针对骨-软骨修复支架的缺陷，提出一种双层骨-软骨修复支架及其制备方法，采用聚乙二醇二丙烯酸酯的紫外光聚合效应快速固化生物医用高分子水凝胶，避免了离子交联和化学交联导致的双层结构破坏；在上层结构中加入抑制钙化的物质，阻止钙化层向软骨层推进及重塑，抑制软骨内成骨过程；在下层结构中加入成骨活性的物质，与软骨下骨形成良好衔接，发挥类似钙化层的屏障效应。

为了实现上述目的，本发明通过如下具体技术方案进行：一种双层骨-软骨修复支架，其特征在于，由两种修复层自下至上叠加而成：上层为软骨修复层，下层为骨修复层，所述软骨修复层的材料包括聚乙二醇二丙烯酸酯、生物医用高分子水凝胶和具有抑制钙化的物质，所述骨修复层的材料包括聚乙二醇二丙烯酸酯、生物医用高分子水凝胶和具有成骨活性的物质组成，上下两层均通过聚乙二醇二丙烯酸酯的紫外光聚合效应快速固化生物医用高分子水凝胶制备而成。

按上述方案，所述生物医用高分子水凝胶为海藻酸盐、琼脂糖、壳聚糖、透明质酸、结冷胶、胶原蛋白、丝素蛋白、明胶、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或两种以上的组合。

按上述方案，所述具有抑制钙化的物质为柠檬酸磷酸酯、柠檬酸盐、二磷酸甘油酸、焦磷酸盐、1-乙烷-1,1-二膦酸盐、3-磷酸甘油酸酯、磷酸烯醇丙酮酸中的一种或两种以上的组合。

按上述方案，所述具有成骨活性的物质为羟基磷灰石、磷酸氢钙、磷酸三钙、磷酸八钙、硅酸钙、硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙、硼硅酸盐生物玻璃、硅酸盐生物玻璃、钙磷酸盐生物玻璃、生物活性玻璃中的一种或两种以上的组合。