组织工程半月板复合支架及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种组织工程半月板复合支架及其制备方法。半月板复合支架包括：支架，所述支架呈C形、且与待再生修复半月板的初始形状一致，所述支架包括多个沿支架的环向延伸的第一可降解高分子材料纤维和多个沿支架的径向延伸的第二可降解高分子材料纤维，第一可降解高分子材料纤维与第二可降解高分子材料纤维多层交叉排列以形成具有多个第一孔的框架结构体；基质材料，所述基质材料复合于所述支架的多个第一孔内部以形成具有多个第二孔的半月板复合支架。本发明专利技术提供的半月板复合支架具有优异的力学性能和生物相容性，并能够提供优良的细胞生长所需微环境，从而使新生半月板具有优良的形态、结构、力学性能及生理功能。

Tissue engineering meniscus composite scaffold and its preparation method

The invention discloses a tissue engineering meniscus composite scaffold and a preparation method thereof. The meniscus composite scaffold comprises a scaffold, which is C-shaped and consistent with the initial shape of the meniscus to be regenerated. The scaffold comprises a plurality of first degradable macromolecule material fibers extending annularly along the scaffold and a plurality of second degradable macromolecule material fibers extending radially along the scaffold, and the first degradable macromolecule material fibers and the second degradable macromolecule material fibers A frame structure with a plurality of first holes is formed by cross arrangement of multi-dimensional layers, and the matrix material is compounded in the plurality of first holes of the support to form a meniscus composite support with a plurality of second holes. The meniscus composite scaffold provided by the invention has excellent mechanical properties and biocompatibility, and can provide the micro-environment required for the growth of cell, so that the new meniscus has excellent morphology, structure, mechanical properties and physiological functions.

【技术实现步骤摘要】
组织工程半月板复合支架及其制备方法
本申请属于医疗器械
，尤其涉及一种组织工程半月板复合支架及其制备方法。
技术介绍
半月板位于股骨髁与胫骨平台之间，内外各一，其主要功能在于营养膝关节、润滑膝关节、稳定膝关节及缓冲膝关节应力等。半月板的损伤及退变会引起半月板功能的丧失，降低对膝关节软骨保护作用，从而诱发膝关节疾病。临床上可以通过将半月板部分或全部切除手术来解决半月板损伤及退变问题，在短期内可以缓解膝关节病症。但是如果半月板损伤及退变发生在无血管区的内侧部分，其切除后往往难以自行愈合，不可避免地引起远期退行性关节变化，导致膝骨关节炎。组织工程以及再生医学的发展为半月板损伤修复提供了新的治疗模式，其中组织工程支架作为种子细胞和生物信号分子等活性物质的载体，对新生组织的再生有着至关重要的作用。目前的组织工程支架难以同时兼顾优良的力学性能和生物相容性，形成的新生半月板的形态、结构、力学性能及生理功能仍然存在较多的不足，甚至会造成膝关节微环境的改变，加速退行性关节变化或加重膝骨关节炎。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种组织工程半月板复合支架及其制备方法，使半月板复合支架同时兼顾优异的力学性能和生物相容性，并能够提供优良的细胞生长所需微环境，从而使新生半月板具有优良的形态、结构、力学性能及生理功能。本专利技术第一方面提供一种组织工程半月板复合支架，其包括：支架，支架呈C形、且与待再生修复半月板的初始形状一致，支架包括多个沿支架的环向延伸的第一可降解高分子材料纤维和多个沿支架的径向延伸的第二可降解高分子材料纤维，第一可降解高分子材料纤维与第二可降解高分子材料纤维多层交叉排列以形成具有多个第一孔的框架结构体，第一孔的孔径为750μm～1500μm；基质材料，复合于支架的多个第一孔内部以形成具有多个第二孔的半月板复合支架，第二孔的孔径为90μm～150μm。本专利技术第二方面提供一种组织工程半月板复合支架的制备方法，方法包括以下步骤：建模步骤，构建待再生修复的半月板在未损伤时的三维数据模型；打印步骤，以可降解高分子材料为原料，依据三维数据模型，打印得到支架，其中支架呈C形、且与待再生修复半月板的初始形状一致，支架包括多个沿支架的环向延伸的第一可降解高分子材料纤维和多个沿支架的径向延伸的第二可降解高分子材料纤维，第一可降解高分子材料纤维与第二可降解高分子材料纤维多层交叉排列以形成具有多个第一孔的框架结构体，第一孔的孔径为750μm～1500μm；亲水性处理步骤，对支架进行亲水性处理；冻干半月板复合支架制备步骤，将含有基质材料的溶液填充于支架的多个第一孔内部，并经冷冻干燥处理，获得冻干半月板复合支架；后处理步骤，将冻干半月板复合支架进行交联处理和灭菌处理，获得半月板复合支架，半月板复合支架具有多个第二孔，第二孔的孔径为90μm～150μm。相对于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供的组织工程半月板复合支架，其构型与个体精准匹配，并同时兼顾优异的力学性能和生物相容性，还能够提供优良的细胞生长所需微环境，在体内和体外条件均可有利于细胞的生长、增殖及再分化，从而可以很好地促进无血管区内侧部分的缺损半月板的再生修复，使新生半月板具有优良的形态、结构、力学性能及生理功能，保护膝关节。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。图1a-图1b为本专利技术一个实施例的组织工程半月板复合支架示意图。图2为本专利技术一个实施例的组织工程半月板复合支架的横截面扫描电镜图。图3为本专利技术一个实施例的组织工程半月板复合支架的支架示意图。图4为本专利技术一个实施例的支架的第一可降解高分子材料纤维与第二可降解高分子材料纤维交叉排列示意图。图5a-图5d为本专利技术一个实施例的绵羊内侧半月板多角度医学图像。图6为本专利技术实施例4的组织工程半月板复合支架植入绵羊膝关节内侧半月板缺损位置后的新生半月板组织。具体实施方式为了使本申请的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合具体实施例对本申请进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中“多种”的含义是两个以上。本申请的上述
技术实现思路
并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。首先说明本专利技术实施例第一方面提供的组织工程半月板复合支架。图1a至图1b是示出了本专利技术一个实施例的组织工程半月板复合支架100的示意图，图2是示出了本专利技术一个实施例的组织工程半月板复合支架100的横截面扫描电镜图。请一并参照图1a、图1b和图2，本专利技术一个实施例的半月板复合支架100包括支架110和复合在支架110内的基质材料120。其中，支架110采用具有生物相容性且可降解的高分子材料，使其随着新生半月板的生成过程可自然降解。请一并参照图3，图3是示意性地示出了本专利技术一个实施例的组织工程半月板复合支架的支架结构，支架110呈C形，其形状与待再生修复半月板的初始形状一致。在本实施例中，待再生修复半月板的初始形状指的是待再生修复半月板在未损伤时的形状。可以理解的是，前述一致可以指的是相同，也可以是允许存在医学上可接受的偏差。请一并参照图4，图4是示意性地示出了本专利技术一个实施例的支架中第一可降解高分子材料纤维与第二可降解高分子材料纤维交叉排列结构。支架110包括多个第一可降解高分子材料纤维111和多个第二可降解高分子材料纤维112。其中，第一可降解高分子材料纤维111呈弧形、并沿支架110的环向延伸，多个第一可降解高分子材料纤维111平行排列且相间隔；第二可降解高分子材料纤维112可以是呈直线形、并沿支架的径向延伸，多个第二可降解高分子材料纤维112呈放射状排列且相间隔；第一可降解高分子材料纤维111与第二可降解高分子材料纤维112相交叉排列。多层交叉排列的第一可降解高分子材料纤维111与第二可降解高分子材料纤维112形成具有多个第一孔的框架结构体。由可降解高分子材料纤维按照预定的排布方式排列形成的支架110，使得半月板复合支架100具有较好的拉伸弹性模量和压缩弹性模量，满足力学性能需求。特别地，该种支架110仿生待再生修复的半月板的胶原纤维排列结构特点，有利于保证新生半月板具有优良的形态、结构、力学性能及生理功能。在其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组织工程半月板复合支架，其特征在于，包括：支架，所述支架呈C形、且与待再生修复半月板的初始形状一致，所述支架包括多个沿所述支架的环向延伸的第一可降解高分子材料纤维和多个沿所述支架的径向延伸的第二可降解高分子材料纤维，所述第一可降解高分子材料纤维与所述第二可降解高分子材料纤维多层交叉排列以形成具有多个第一孔的框架结构体，所述第一孔的孔径为750μm～1500μm；基质材料，复合于所述支架的多个所述第一孔内部以形成具有多个第二孔的所述半月板复合支架，所述第二孔的孔径为90μm～150μm。

【技术特征摘要】
1.一种组织工程半月板复合支架，其特征在于，包括：支架，所述支架呈C形、且与待再生修复半月板的初始形状一致，所述支架包括多个沿所述支架的环向延伸的第一可降解高分子材料纤维和多个沿所述支架的径向延伸的第二可降解高分子材料纤维，所述第一可降解高分子材料纤维与所述第二可降解高分子材料纤维多层交叉排列以形成具有多个第一孔的框架结构体，所述第一孔的孔径为750μm～1500μm；基质材料，复合于所述支架的多个所述第一孔内部以形成具有多个第二孔的所述半月板复合支架，所述第二孔的孔径为90μm～150μm。2.根据权利要求1所述的半月板复合支架，其特征在于，所述第一可降解高分子材料纤维及所述第二可降解高分子材料纤维中的一者或多者的纤维直径为100μm～300μm。3.根据权利要求1所述的半月板复合支架，其特征在于，所述支架的孔隙率为85％～99％；所述半月板复合支架的孔隙率为80％～95％。4.根据权利要求1所述的半月板复合支架，其特征在于，所述第一可降解高分子材料纤维和所述第二可降解高分子材料纤维采用聚己内酯PCL、聚氨酯PU、聚乳酸PLA、聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA、聚乳酸-聚己内酯共聚物PCLA、聚氨基酸PAA及聚乙醇酸PGA中的一种或多种可降解高分子材料。5.根据权利要求4所述的半月板复合支架，其特征在于，所述可降解高分子材料的平均分子量为10000～1000000。6.根据权利要求1所述的半月板复合支架，其特征在于，所述基质材料为脱细胞半月板细胞外基质、脱细胞软骨细胞外基质、脱细胞脐带华通胶细胞外基质、I型胶原、II型胶原、细菌纤维素、蚕丝蛋白及糖胺多糖中的一种或多种。7.根据权利要求1至6任一项所述的半月板复合支架，其特征在于，所述半月板复合支架的拉伸弹性模量为10MPa～100MPa、压缩弹性模量为10MPa～60MPa。8.一种组织工程半月板复合支...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭全义，郭维民，卢世璧，刘舒云，眭翔，黄靖香，陈明学，王振勇，高爽，苑志国，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院，
类型：发明
国别省市：北京,11