[发明专利]一种多层组织工程化仿生骨膜支架及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多层组织工程化仿生骨膜支架及制备方法和应用，涉及高分子材料和生物医用材料领域。本发明的多层组织工程化仿生骨膜支架包括层层叠加的矿化纳米纤维膜‑细胞复合层，矿化纳米纤维膜‑细胞复合层包括矿化纳米纤维膜和接种于矿化纳米纤维膜上的干细胞。本发明的制备方法包括：静电纺丝制得纳米纤维膜；将纳米纤维膜置于模拟体液中孵育，得到矿化纳米纤维膜；将干细胞接种于矿化纳米纤维膜上，得到矿化纳米纤维膜‑细胞复合层；将矿化纳米纤维膜‑细胞复合层进行层层叠加，得到多层组织工程化仿生骨膜支架。本发明还提供了多层组织工程化仿生骨膜支架在制备促进骨生长材料中的应用。本发明模拟天然骨膜中复杂的解剖结构，具有良好的促成骨性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料和生物医用材料领域，尤其涉及一种多层组织工程化仿生骨膜支架及制备方法和应用。

背景技术

疾病以及事故等原因造成的骨折是骨科临床上最常见的外伤。不论是轻微的骨折修复还是大段骨的缺损修复，其修复过程均涉及细胞、组织，是一个复杂而精妙的再生过程。

骨膜是一个结缔组织薄层，其通过Sharpey纤维与骨骼外表面紧密相连，并通过动静脉串行的血管网络为骨骼生长发育输送相关物资。骨膜从结构上可细分为三层，由上至下依次为成纤维细胞/胶原纤维层(ZONE III)、基质层(ZONE II)和cambial layer(ZONEI)。三层之间没有明显的界限。其中，III区是骨膜的纤维层，细胞外基质和细胞缺乏并且血管化程度低，粗大的纤维束为骨膜提供屏障与固定作用；并且由于屏障特性的存在，使得骨膜的渗透性呈现方向性和部位特异性。另外，神经与微血管穿插其中，大部分神经纤维末端位于III区的深层部位，少部分穿插进入骨皮质。II区是III区与I区协同作用的关键纽带，多种细胞成分、胶原纤维、致密的毛细血管网络围绕该层，为骨膜组织提供充足血供和成骨相关因子，并输送细胞，还赋予骨膜组织一定的缓冲应力，也使骨膜组织神经网络更加丰富。I区血管缺乏，是由少量胶原纤维、弹性纤维和各种成骨潜能细胞构成的薄层。

近年来，得利于生物学和工程学的结合，极大地促进了研究的深度与广度。根据骨膜本身生物学基础，骨膜组织工程(PTE)应运而生，其主要包括支架、细胞和生长因子三大要素，三者互相协调与合作，达到了高效模拟天然骨膜的功能，以骨诱导、骨传导(宿主骨与植入材料表面结合，引导骨形成)和骨形成(材料含有成骨分化潜能细胞，具有骨形成作用)作用机理完成骨再生。围绕为细胞生命活动提供微环境、为矿化提供空间和原料以及刺激血管形成等要求，骨膜组织工程也是不断地发展，而生物活性支架是PTE中重要一环，承载着支持与协助细胞自身、细胞与细胞间、细胞与机体之间的各种生理功能。国内外学者应用组织工程技术构建仿生骨膜(Tissue Engineered Periosteum,TEP)已取得了一定的进展。最初应用脱细胞基质支架材料，该材料脱去了细胞成分，保留细胞外基质中的生物活性因子和结构成分，但存在免疫排斥反应。还有使用细胞片技术，其不使用外部支架，减少了外源性物质所引发的并发症。此外，合成高分子的研究增多，也促进了骨膜组织工程的发展，但单纯的合成材料生物活性的欠缺阻碍了其进一步的利用，虽然复合天然高分子材料能弥补其缺点但对于重塑天然骨膜的复杂结构，达到对骨膜功能的仿生依然是需要克服的难点。

因此，提供一种仿生骨膜支架，能重塑天然骨膜的复杂结构，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种多层组织工程化仿生骨膜支架，其能实现模拟天然骨膜中复杂的解剖结构，并具有良好的促成骨性能。

本发明的目的之二在于，提供该多层组织工程化仿生骨膜支架的制备方法。

本发明的目的之三在于，提供该多层组织工程化仿生骨膜支架的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的多层组织工程化仿生骨膜支架，包括层层叠加的矿化纳米纤维膜-细胞复合层，所述矿化纳米纤维膜-细胞复合层包括矿化纳米纤维膜和接种于矿化纳米纤维膜上的干细胞。