[发明专利]一种胶原基骨软骨三层复合物及其制备方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及生物材料制备领域，特别涉及一种以胶原为基质材料构建结构一体化的用于骨软骨修复的胶原基骨软骨三层复合物及制备方法。

（二）背景技术

由于交通事故、体育运动、各种关节炎疾病引起的骨软骨损伤给病人及其家属带来了巨大的痛苦及沉重的经济负担。影响病人的生活质量，增加了社会压力。目前临床上治疗关节骨软骨病一般采用自体骨软骨移植及异体骨或异种骨软骨移植。前者来源有限且造成新的损伤点，后者存在疾病的风险。因此都不能被广泛应用。

组织工程的提出使生物相容性好、具有仿生结构的生物材料逐渐应用到临床骨软骨的治疗。然而，传统方法制备的单一结构的骨软骨修复材料已被证明不利于骨软骨的修复，而模拟骨软骨天然多层结构构建的组织工程支架材料逐渐成为研究热点，并取得较好的修复效果。但能促使有序的持久型组织再生的无细胞“智能”支架仍然停留在大量的动物实验过程中，仅有很少一部分被引入到临床实验中[Arthroscopy 2006;22(January (1)):107-12.Instr Course Lect 2008;57:563-71.Injury,Int.J.Care Injured 41(2010)693–701]。美国Smith&Nephew公司的TRUFIT plug产品为聚乙丙交酯与硫酸钙组成的双层活性支架，用于修复5-17mm厚的深度关节骨软骨缺损；意大利Fin-Ceramica Faenza Spa的MaioRege^TM产品为含不同胶原羟基磷灰石配比组成的三层骨软骨胶原结构；英国TiGENIX公司的ChondroMimetic^TM产品为胶原/GAG和胶原/GAG/HAp组成的双层结构用于修复关节骨软骨缺损。临床及动物实验对比中胶原基骨软骨修复材料比PLA等化学合成材料的修复效果更加明显。层与层之间的连接方式也是多层骨软骨支架的制备过程中非常关键的一步，而传统的连接工艺一般是用交联剂连接或纤维蛋白胶粘合、简单的压合、缝合、或者生物可降解聚合物的外固定，存在严重的软骨层与软骨下骨层间分离的现象。因此大量研究报道多层骨软骨界面加强的方法，例如，中国专利200710078264.9，名为“具有仿生功能界面骨软骨复合组织一体化工程支架”，公布了一种具有足够机械强度和仿生功能界面的骨软骨复合组织，层与层之间通过钙化层的锯齿状结构连接；中国专利CN200710078392.3，名为“一种制备含功能界面的组织工程骨软骨仿生一体化支架的方法”公布了一种通过仿生学原理和三维打印技术制备的骨软骨仿生一体化支架，应用存在广泛争议的有毒交联剂戊二醛。中国专利CN200510015576.6，名为“一种组织工程骨软骨复合物制备方法及其应用”中用一种黏性产物将骨和软骨层连接。这些方法产生的惰性界面很可能会导致修复过程中钙化层与软骨下骨层之间分离。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种构建一体化胶原基骨软骨三层生物材料的方法，即胶原基骨软骨三层复合物，克服传统骨软骨多层结构构建过程中应用的物理及化学连接方法的缺陷。

胶原基骨软骨三层复合物的一体化构建方法首先利用固态下离子扩散速率慢和物质相似相容的原理，利用胶原溶液的液、固两种形态界面融合无缝连接，然后利用乙醇与水任意比例互溶的性质，通过乙醇向胶原-水体系中的扩散将钙离子快速渗透到胶原纤维束间，同胶原分子表面的磷酸根离子反应形成原位复合的纳米羟基磷灰石，该过程具体包括如下步骤：

（1）一体化致密胶原/多孔胶原/胶原-水溶性磷酸盐三层结构的低温制备。

（2）钙离子单向渗透原位合成法制备一体化致密胶原/多孔胶原/胶原-纳米羟基磷灰石复合三层材料。

（3）致密胶原/多孔胶原/胶原-纳米羟基磷灰石复合三层材料的一体化加强。

本发明采用的技术方案是：