[发明专利]一种负载间充质干细胞外基质的3D打印骨缺损修复支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种负载间充质干细胞外基质的3D打印骨缺损修复支架，制备步骤如下：S1.将明胶、海藻酸钠和58S生物玻璃溶于水中获得溶液，溶液搅拌均匀，获得3D打印浆料，然后进行3D打印；打印成品先用氯化钙溶液进行化学交联，后浸泡于戊二醛溶液中化学交联；最后清洗，冻干即得3D打印支架；S2.将3D打印支架进行消毒处理；S3.将rBMSC细胞悬液以至少10supgt;6/supgt;个/孔的浓度接种于支架上，使用含10％FBS的低糖DMEM培养基培养2周；S4.取出支架，进行脱细胞处理，冻干即得。本发明制备的负载间充质干细胞外基质的3D打印骨缺损修复支架应用于骨缺损修复，能够有效促进骨组织及血管组织形成，明显提高骨缺损修复的效率。

技术领域

本发明属于骨组织工程修复及重建的技术领域，主要涉及一种负载间充质干细胞外基质的3D打印骨缺损修复支架及其制备方法。

背景技术

随着老龄化、关节退行性病变、车祸等外伤引起的骨组织损伤的增多，骨缺损修复越来越受到重视，临床中通常采用自体骨移植、异体骨移植和人工骨移植等骨移植方法。自体骨移植是进行缺损修复的“金标准”，但自体骨来源有限，往往供不应求，异体骨移植有感染疾病的风险，而人工骨移植缺乏骨诱导活性，成骨效率差，难以形成与健康骨组织相似结构的新生组织。因此，研究具有高生物活性和能够高效促成骨的新型再生骨缺损修复材料成为近年来的难点和热点，且具有巨大的临床需求和市场前景。

目前骨缺损修复支架按材料分为人工合成材料和生物材料。其中，人工合成材料在强度和构型方面具有控制优势，但在生物体内的相容性和降解性有待提高；而生物材料的相容性和降解性好，但强度和形状较难达到要求。另外，三维结构的支架更有利于细胞的分化和增殖。

生物活性玻璃是一种重要的骨组织工程的支架材料，能在体内有效促进生物矿化，释放硅、钙离子促进干细胞成骨、成血管。明胶/海藻酸钠水凝胶是由天然高分子材料混合而成，具有良好的生物相容性、组织可吸收性、低免疫原性等优点，特别是其利于和高生物活性无机粉体结合进行3D打印成型，但其力学强度比较差。3D打印能有效构建多孔生物玻璃骨组织工程支架，精确调控孔隙率、孔径等参数，赋予其较好的生物活性，修复支架通常需要具备良好的力学性质、生物相容性、骨传导性、骨诱导性。

在复合材料支架的基础上，为进一步提高支架的成骨效率，在支架上负载促生长因子或药物成为提高骨组织修复的另一有效手段。其中，生长因子因在生物体内高效的促进细胞增殖分化及功能性蛋白形成，在人工合成的复合生物支架中的应用引起了研究者们极大的兴趣。在复合支架中添加生长因子例如骨基质蛋白2(onematrixprotein-2，BMP-2)，可促进干细胞成骨向分化，但由于其在体内半衰期短，为长期保持有效剂量，需要在支架中大量添加，超过了安全标准剂量1.5mg/ml，因此导致了一系列不良反应，例如炎症，异位骨和肿瘤形成。因此，如何在不引起不良反应的情况下进一步提高骨组织形成效率，成为目前亟待解决的问题。研究表明，rBMSC细胞的ECM不仅能够为成骨分化提供必要的蛋白因子，同时因其存在特殊的“cellsheet”结构，更加利于骨组织的形成。本发明可为开发新型有效的颌骨缺损修复材料提供理论指导及实验数据，为临床研发骨缺损替代材料提供新探索。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载间充质干细胞外基质的3D打印骨缺损修复支架，利用明胶、海藻酸钠和58S生物玻璃并调节三者的含量配比，使制备的支架强度高、相容性好、体内降解效果好，并且rBMSC能够在支架上黏附，增殖，明显提高骨组织的成骨效率。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种负载间充质干细胞外基质的3D打印骨缺损修复支架，包括3D打印支架和负载在支架上的间充质干细胞外基质；

所述负载间充质干细胞外基质的3D打印骨缺损修复支架的制备方法包括如下步骤：

S1.3D打印支架的制备：