[发明专利]一种生物凝胶材料、人工膝关节及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物凝胶材料、人工膝关节及其制备方法，涉及膝关节置换技术领域。该制备方法能够采用3D打印技术制备出一种与个体契合度良好的人工仿生关节，避免或减少出现假体感染或使用年限短需要翻修置换的问题。

技术领域

本发明涉及膝关节置换技术领域，具体而言，涉及一种生物凝胶材料、人工膝关节及其制备方法。

背景技术

人体膝关节是人体最容易受伤的部分，一旦关节受损，就会造成关节疼痛、功能障碍，人工关节置换能有效地重建关节功能，提高患者的生活质量。

现有人工膝关节是以钛、钛合金或陶瓷为主要原料，植入需要矫形嵌合假体，植入后也有感染的风险，且现有人工膝关节的强度和耐磨性是有限度的，一般是10～15年左右时间，即现有人工膝关节与人体本身的切合度不佳，以及于在使用过程中，会产生感染、疼痛等症状，需要进行复杂的后续维护翻修。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种生物凝胶材料，其能够用于3D 打印人工膝关节，其与人体细胞相容性良好，制作出的人工关节与个体契合度高，避免会减少出现发翻修及感染的问题。

本发明的第二目的在于提供一种人工膝关节的制备方法，其采用 3D打印的方法制备出一种与个体契合度高的人工仿生关节，避免或减少出现假体感染或使用年限短需要翻修置换的问题。

本发明的第三目的在于提供一种人工膝关节，其由上述制备方法制得，具有与个体契合度高，稳定性能好，使用年限长等优点。

本发明的实施例是这样实现的：

一种生物凝胶材料，其至少包括用于3D打印成骨的成骨生物墨水以及用于3D打印软骨的软骨生物墨水；

按质量体积比，成骨生物墨水包括有1％～6％海藻酸钠、1％～8％羟基磷灰石、1％～5％氧化石墨烯以及余量的水，软骨生物墨水包括有1％～6％海藻酸钠、4％～10％的明胶、0.1％～3％氧化石墨烯以及余量的水。

在本发明较佳的实施例中，上述生物凝胶材料包括有用于与成骨生物墨水3D打印配合的第一骨髓间充质干细胞溶液；

第一骨髓间充质干细胞溶液中骨髓间充质干细胞的浓度为(1～9) x10⁷个/mL。

在本发明较佳的实施例中，上述生物凝胶材料包括有用于与软骨生物墨水3D打印配合的第二骨髓间充质干细胞溶液；

第二骨髓间充质干细胞溶液中的骨髓间充质干细胞的浓度为 (1～9)x10⁷个/mL。

一种人工膝关节的制备方法，其包括有打印步骤，打印步骤包括：将制备好的成骨生物墨水和制备好的软骨生物墨水通过3D打印设备分别打印出成骨和软骨，且成骨与软骨相连，在打印成骨和软骨的过程中，喷洒用于使成骨/软骨成型的交联剂；

按质量体积比，成骨生物墨水包括有1％～6％海藻酸钠、1％～8％羟基磷灰石、1％～5％氧化石墨烯以及余量的水，软骨生物墨水包括有1％～6％海藻酸钠、4％～10％的明胶、0.1％～3％氧化石墨烯以及余量的水。

在本发明较佳的实施例中，上述制备方法包括在3D打印成骨和软骨的过程中，将骨髓间充质干细胞喷洒至成骨与软骨上。

在本发明较佳的实施例中，上述制备方法包括在3D打印过程中，在成骨与软骨之间加入一层用于防止成骨与软骨细胞之间相互干扰的隔膜。

在本发明较佳的实施例中，上述隔膜为采用静电纺丝技术将质量比为(92～98)：(2～8)的聚乙二醇和聚己内酯溶液喷出形成的隔离层。

在本发明较佳的实施例中，上述制备方法包括有在打印步骤前的成骨生物墨水制备步骤以及软骨生物墨水制备步骤；