[发明专利]一种用于髋关节软骨修复的复合支架及其制备方法

权利要求书

1.一种用于髋关节软骨修复的复合支架，其特征在于，所述支架由下而上依次为由生物陶瓷包裹的多孔镁支架层和高分子水凝胶层，所述水凝胶层装载有软骨细胞；所述多孔镁支架的孔隙及表面原位固化生物陶瓷颗粒形成包裹住多孔镁支架层的生物陶瓷层；所述高分子水凝胶层与生物陶瓷层以生物胶粘连为一体。

2.根据权利要求1所述的用于髋关节软骨修复的复合支架，其特征在于，所述生物陶瓷包裹的多孔镁支架中装载有间充质干细胞。

3.根据权利要求1所述的用于髋关节软骨修复的复合支架，其特征在于，所述多孔镁支架表面覆盖有钙磷涂层；钙磷涂层为羟基磷灰石、磷酸八钙或磷酸三钙的磷酸盐涂层；钙磷涂层厚度在3-20μm。

4.根据权利要求1所述的用于髋关节软骨修复的复合支架，其特征在于，所述多孔镁支架的形状由患者髋关节CT重构的股骨头形状尺寸确定；所述多孔镁支架的组成成分为纯镁或者镁合金。

5.根据权利要求1所述的用于髋关节软骨修复的复合支架，其特征在于，所述生物陶瓷颗粒的材质为磷酸钙基陶瓷或硫酸钙陶瓷中的一种或多种混合物。

6.根据权利要求1所述的用于髋关节软骨修复的复合支架，其特征在于，所述水凝胶材料包括海藻酸盐和胶原、透明质酸中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的用于髋关节软骨修复的复合支架，其特征在于，所述多孔镁支架层的孔隙率为50-80％，所述高分子水凝胶的孔隙率为60％-90％。

8.根据权利要求1所述的用于髋关节软骨修复的复合支架，其特征在于，所述多孔镁支架层的厚度为0.2mm-4mm，所述生物陶瓷层的厚度为0.1-2mm，所述水凝胶层的厚度0.2mm-4mm。

9.权利要求1所述的用于髋关节软骨修复的复合支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备多孔镁或多孔镁合金，采用渗流铸造法或3D打印法制备多孔结构的镁支架；

所述渗流铸造法为：将球形氯化钠晶体颗粒进行烧结，得到开孔多孔氯化钠预制结构；

将镁合金熔液浇入放有氯化钠预制体的模腔，进行压力渗流铸造；除去氯化钠-镁合金复合结构外表皮，水洗滤除氯化钠，得到多孔镁合金；

所述3D打印法工艺参数为：铺粉厚度为30-50μm，激光功率为80-120W，曝光时间20-50μs，激光扫描点间距30-60μm，线间距30-60μm；

(2)在步骤(1)制备的多孔镁支架上涂覆生物陶瓷浆料，生物陶瓷浆料由生物陶瓷粉配制而成；支架孔隙中接种106-108细胞数量的间充质干细胞；

(3)制备高分子水凝胶：以海藻酸钠的终浓度10g/L-50g/L，胶原的终浓度0g/L-50g/L，透明质酸终浓度在0g/L-50g/L配制成水凝胶溶液，水凝胶溶液与软骨细胞混合后细胞密度在10⁶-10⁸/mL，通过交联剂交联制备成水凝胶膜，所述细胞密度在10⁶-10⁸/mL；

(4)将步骤(3)制备的水凝胶膜以生物胶与步骤(2)支架粘合成一体，即制备成多层软骨复合支架。

10.根据权利要求9所述的用于髋关节软骨修复的复合支架的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠的交联剂为二价阳离子，或者三价阳离子，其中，二价阳离子为Ca²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Sr²⁺、Zn²⁺或Ba²⁺；三价阳离子为Fe³⁺或Ga³⁺。

11.根据权利要求10所述的用于髋关节软骨修复的复合支架的制备方法，其特征在于，对步骤(1)制备的多孔镁或多孔镁合金进行钙磷涂层；所述钙磷涂层的工艺为水热反应方法，工艺参数为：反应溶液含有0.025M的KH₂PO₄和0.025M Ca(NO₃)₂，反应温度为80℃，反应时间12小时。