[发明专利]一种组织工程软骨复合支架及制备方法

说明书

本发明涉及一种组织工程软骨复合支架及制备方法，其中复合支架包括：具有孔隙结构的支架本体，所述支架本体由医用高分子材料通过快速成型技术制备而成；以及复合在所述支架本体的孔隙结构中以及支架本体表面的水凝胶，所述水凝胶中混合有骨髓间充质干细胞。本发明通过将水凝胶与医用高分子材料制成的支架本体复合，制得的组织工程软骨复合支架既具有医用高分子材料良好的机械强度，又能通过水凝胶保持高的水分含量，在支架内部及表面为骨髓间充质干细胞的物质交换以及向软骨细胞分化提供良好的微环境。

技术领域

本发明涉及生物材料与组织工程技术领域，尤其涉及一种组织工程软骨复合支架及制备方法。

背景技术

关节软骨是一种无血管、神经和淋巴的组织，这种结构特点使损伤的软骨组织自修复能力十分有限。关节软骨损伤后只有极低或没有有效的自身修复能力，损伤继续发展会导致进行性关节软骨破坏和骨性关节炎。

目前临床上常用的软骨修复技术包括骨髓刺激技术、自体骨软骨移植、异体骨软骨移植、自体软骨细胞移植技术等。目前，软骨组织工程技术是再生关节软骨的的最佳方法之一。

合适的支架材料、种子细胞、生长信号是组织工程的三个基本要素。理想的支架材料应具备以下几个特点：l)可控的降解性能；2)有利于细胞生长、分化以及细胞外基质的合成；3)便于营养物质和代谢产物的运输；4)具有合适的力学性能；5)和周围的组织进行良好整合。

水凝胶是水分含量较高的三维交联多孔网状结构，其中温度敏感性水凝胶已经被广泛应用于软骨组织工程领域。温敏水凝胶包括天然衍生的水凝胶和合成来源的水凝胶。天然温敏水凝胶包括胶原、明胶和壳聚糖等。合成温敏水凝胶包括聚醚、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、多肽和聚酯等。然而单纯温敏性水凝胶的主要缺点为机械强度不够。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有水凝胶支架的机械强度不够的缺陷，提供一种在三维立体支架上复合水凝胶的组织工程软骨复合支架及制备方法。

本发明第一方面，提供了一种组织工程软骨复合支架，包括：具有孔隙结构的支架本体，所述支架本体由医用高分子材料通过快速成型技术制备而成；以及复合在所述支架本体的孔隙结构中以及支架本体表面的水凝胶，所述水凝胶中混合有骨髓间充质干细胞。

在根据本发明的优选实施方式中，所述医用高分子材料为聚己内酯、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙二醇或聚醚醚酮。

在根据本发明的优选实施方式中，所述水凝胶为胶原、壳聚糖或PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物。

在根据本发明的优选实施方式中，所述支架本体的孔隙结构为通过熔融沉积成型形成的在三个维度上互通的孔隙结构。

在根据本发明的优选实施方式中，所述支架本体由聚己内酯制成，所述支架本体由纤维方向互成90°的多层聚己内酯纤维叠加而成，且纤维直径为300～350μm，纤维间距为350～400μm。

在根据本发明的优选实施方式中，所述支架本体由聚乳酸-羟基乙酸共聚物制成，所述支架本体由纤维方向互成90°的多层聚乳酸-羟基乙酸共聚物纤维叠加而成，且纤维直径为200～300μm，纤维间距为300～350μm。

本发明第二方面，提供了一种组织工程软骨复合支架的制备方法，包括以下步骤：

S1、采用医用高分子材料通过快速成型技术制备具有孔隙结构的支架本体；

S2、将骨髓间充质干细胞悬液加入水凝胶溶液中，制备水凝胶细胞混合悬液，将所述水凝胶细胞混合悬液滴加于所述支架本体上，直至水凝胶细胞混合悬液渗透入所述支架本体的孔隙结构中并覆盖支架本体表面。

在根据本发明的优选实施方式中，所述水凝胶为PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物；所述步骤S2包括：