[发明专利]组织工程半月板支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种组织工程半月板支架及其制备方法。方法包括：构建待修复半月板初始形状的三维数据模型；提供生物墨水，生物墨水包含水凝胶材料、基质材料、固化剂和种子细胞；提供可降解高分子材料；以生物墨水作为水凝胶纤维的原料、以可降解高分子材料作为可降解高分子材料纤维的原料，依据三维数据模型打印支架；其中，支架呈C形、且与待修复半月板的初始形状一致，支架包括在自身高度方向依次层叠设置的多个支架层，每个支架层包括间隔设置的多根可降解高分子材料纤维和位于多根可降解高分子材料纤维之间的间隙中的水凝胶纤维，且相邻两个支架层的可降解高分子材料纤维之间相交。

技术领域

本发明属于组织工程技术领域，具体涉及一种组织工程半月板支架及其制备方法。

背景技术

由于创伤、退变等因素导致的例如半月板等软骨组织的损伤十分常见。在解剖学结构中，例如内侧1/3半月板等无血供区软骨组织进行再生和自我修复能力有限，且软骨组织的损伤形态多样，其损伤形态也对其再生及自我修复有着重要影响。因此，这些软骨组织一旦损伤，随着病情的继续发展，必然导致退行性关节变化，甚至出现骨性关节炎等并发症。

组织工程技术为如半月板等软骨组织损伤的再生修复提供了希望。其中，组织工程支架作为种子细胞和生物信号分子的载体，对再生修复具有非常重要的作用。因此，需要提供一种优质的组织工程半月板支架。

发明内容

第一方面，本发明提供一种组织工程半月板支架的制备方法，其包括：

构建待修复半月板初始形状的三维数据模型；

提供生物墨水，生物墨水包含水凝胶材料、基质材料、固化剂和种子细胞，所述水凝胶材料包括甲基丙烯酰胺基明胶(Methacrylated Gelalin， GelMA)、透明质酸(Hyaluronic Acid，HA)和藻酸盐(Alginate)中的一种或多种，所述基质材料包括脱细胞半月板细胞外基质(Decellularized meniscus extracellular matrix，dMECM)、脱细胞软骨细胞外基质、脱细胞脐带华通胶细胞外基质、I型胶原、II型胶原、细菌纤维素、蚕丝蛋白和糖胺多糖中的一种或多种；

提供可降解高分子材料；

以生物墨水作为水凝胶纤维的原料、以可降解高分子材料作为可降解高分子材料纤维的原料，依据三维数据模型打印支架；

其中，支架呈C形、且与待修复半月板的初始形状一致，支架包括在自身高度方向依次层叠设置的多个支架层，每个支架层包括间隔设置的多根可降解高分子材料纤维和位于多根可降解高分子材料纤维之间的间隙中的水凝胶纤维，且相邻两个支架层的可降解高分子材料纤维之间相交。

在本发明第一方面的实施例中，种子细胞可包括纤维软骨细胞、透明软骨细胞、弹性软骨细胞和间充质干细胞中的一种或多种。

在本发明第一方面的前述任一实施例中，水凝胶材料包括GelMA；基质材料包括dMECM；固化剂包括光引发剂，所述光引发剂优选包括苯基- 2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸锂盐(lithium phenyl-2,4,6- trimethylbenzoylphosphinate，LAP)；种子细胞包括半月板纤维软骨细胞 (Meniscal Fibrochondrocytes，MFCs)。

在本发明第一方面的前述任一实施例中，生物墨水中，

水凝胶材料的浓度为10g/100mL～12g/100mL；

基质材料的浓度为0.5g/100mL～1g/100mL；

固化剂的浓度为0.2g/100mL～0.25g/100mL；

种子细胞的浓度为0.75×10⁶个/mL～1×10⁶个/mL。