[发明专利]一种促进软骨钙化层修复的梯度材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种促进软骨钙化层修复的梯度材料及制备方法。梯度材料由超细纤维微孔膜及其上、下两表面分别被有机纤维微孔膜和有机‑无机复合纤维微孔膜覆盖构成，上层膜中含有促进软骨愈合的组分，下层膜中的无机组分为抑制炎症、防控感染并促进软骨钙化层再生修复的多功能性无机微粒组成，梯度材料通过三步静电纺丝工艺制备而成。本发明方法操作方便，对各种关节软骨损伤问题，尤其是钙化层再生修复重建具有显著促进效果，并且也能够促进软骨下骨、软骨组织愈合，梯度材料的降解速率可调控，并对各类关节病变炎症具有良好调节作用。

技术领域

本发明属于生物医用植入材料领域的一种植入梯度材料及制备方法，具体是涉及了一种促进软骨钙化层修复重建的梯度功能材料及制备方法。

背景技术

人体内骨骼之间的关节发挥着协调肢体运动功能。不过，关节部位的关节炎病变和各种骨-软骨损伤、关节骨折等问题都会导致关节部位的软骨损伤，引起患者持久性或季节性疼痛，关节病变引起的关节软骨损伤早期难以引起患者重视，往往会累及软骨到下骨，因此这类问题如果处理不及时还会使得患者损伤关节部位的基本运动功能丧失，尤其是下肢关节损伤还会导致致残后果，各种并发症进一步使得致死性风险大增。在我国，每年有数以千万计的关节性病变和机械损伤患者出现，但是目前的临床救治方法仍然极为有限，关节炎等问题常以药物干预缓解疼痛等为主；对于严重的关节损伤患者，运用手术治疗，譬如关节置换术，向关节腔注射药物改善炎症症状或者增加润滑。无论是服用药物治疗还是关节置换手术治疗，均难以产生标本兼治的优良效果，药物往往不能根除病灶，置换手术则给患者带来较大的创伤和巨大的经济负担。

近年来，国内外学术界对关节损伤再生修复治疗开展了大量研究，逐渐从单纯的软骨修复到骨-软骨一体化再生修复开展了深入研究和临床尝试，并且从干细胞治疗、脱细胞外基质仿生材料设计以及多层化梯度功能材料开发，形成研究热潮，并对关节的解剖结构进行了全面解析，认识到关节软骨本身存在多层化结构，并在关节软骨-软骨下骨之间发现钙化的过渡层。软骨钙化层在软组织向硬组织解剖结构过渡方面发挥了重要屏障作用，从而为骨-软骨界面区的生物力学传导发挥缓冲作用。不过迄今为止，尚未有关于钙化层本身重建的研究，尤其是现有的多功能(梯度)材料在各种模型或者临床治疗上并没有成功构建出软骨-骨界面区的钙化层结构，关节软骨损伤修复后的新生组织结构与生理性组织存在显著性差异，其治疗后果是：这种人工修复构建的“病理性新生组织”因为不符合生理性结构，从而无法完全适应患者的生物力学功能需求，修复后的关节骨-软骨部位会继续发生退化和疼痛等问题。

据此，促进关节软骨损伤修复的新材料，需要兼顾软骨钙化层的修复和重建，并且在实现该目标时还能够对软骨下骨、软骨本身的损伤进行协同性调节并促进愈合，进而有效改善新生组织满足长期生物力学需求。不过，实现这一目标需要解决三个方面的问题：

一是有效调控钙化层近邻软骨细胞向肥大软骨细胞分化并发生矿化转变，实现钙化层再生重建。

二是软骨层损伤后上、中、下层组织均需要协同修复，因而钙化层修复中的功能物质一旦对软骨层和软骨下骨的愈合均产生调控，将及其有利于实现一体化修复。

三是病理性关节损伤内炎症反应持久，在缺乏药物干预下这种炎症一般会不可逆地发展，因而对此类组织损伤修复时，人工材料的抗炎症功能极为有利于改善损伤内新生组织的质量，因此人工材料的抗炎性乃至抗感染功能菌对促进关节损伤问题的修复产生极为优良的效果。

因此，对关节软骨损伤问题的修复治疗，不能仅仅依赖于术后抗感染、抗炎症药物支持，也不能仅仅考虑软骨和软骨下骨如何重建问题，还必须重视钙化层修复，建立多组织均能被某些功能物质同步发挥修复增强效应，才能够解决临床上中晚期关节损伤的修复治疗问题。