一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法，该静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架由以下质量份数的原料制成；软骨细胞10‑16份、胎牛血清3‑6份、骨髓干细胞8‑10份、结缔组织生长因子7‑9份、抗坏血酸5‑6份、生物材料7‑9份、有机高分子材料7‑9份和生物高分子材料7‑9份。益效果：从而形成可控的孔隙率、较大的表面积、良好的生物相容性、打印丝线相互交织形成的良好力学属性等特性，根据需要，设计打印路径参数，获得人工仿生椎间盘，结构的精度高，力学性质可控，同时携带大量种子细胞进行增殖修复，利于快速建立椎间盘周围微环境，恢复椎间盘功能。

An artificial disc stent with three-dimensional printing of electrostatic curved wire and its preparation method

The invention discloses an artificial intervertebral disc scaffold with three-dimensional printing of electrostatic curved wire and a preparation method thereof. The artificial intervertebral disc scaffold with three-dimensional printing of electrostatic curved wire is made of the following quality parts: 10 \u2011 16 parts of chondrocytes, 3 \u2011 6 parts of fetal bovine serum, 8 \u2011 10 parts of bone marrow stem cells, 7 \u2011 9 parts of connective tissue growth factor, 5 \u2011 6 parts of ascorbic acid, 7 \u2011 9 parts of biomaterials and high organic content 7-9 for molecular materials and 7-9 for biopolymers. Beneficial effect: it can form controllable porosity, large surface area, good biocompatibility, good mechanical properties formed by interweaving of printing silk threads, etc. design printing path parameters according to needs, obtain artificial bionic intervertebral disc with high precision of structure, controllable mechanical properties, and carry a large number of seed cells for proliferation and repair, which is conducive to the rapid establishment of intervertebral disc The microenvironment can restore the function of intervertebral disc.

【技术实现步骤摘要】
一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法
本专利技术涉及静电纺丝三维打印
，具体来说，涉及一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法。
技术介绍
腰椎间盘由髓核、纤维环和软骨板三部分构成，它位于上下两椎体之间，在腰椎运动中起到支撑旋转，降低摩擦系数的作用。腰椎间盘突出症是较为常见的运动系统损伤，其发病率有逐年上升趋势。病因主要是腰椎间盘发生一定程度的退行性改变后，在外力诱发下纤维环破裂，髓核组织压迫椎管内组织，导致相邻脊神经根遭受刺激或压迫，从而产生腰部疼痛，一侧下肢或双下肢麻木、疼痛等。目前对腰椎间盘突出的治疗分为非手术治疗和手术治疗两大类，非手术治疗主要包括药物治疗、牵引治疗、理疗、封闭治疗等，此类方法主要为缓解症状，疗效持续时间较短，无法根治。手术治疗包括常规开放手术，微创手术，经皮穿刺切吸，人工椎间盘置换等。其中，人工椎间盘置换可以保留椎节之间的活动度。目前临床使用的人工椎间盘主要为金属材料制成。组织工程技术为临床人工椎间盘的制备提供了一种理想、符合生理特点的方法。用组织工程技术，即在体外培养少量的种子细胞，在扩增后和生物支架结合成复合物，将其植入病变部位后，细胞增殖、分化、分泌基质，最终使得该结构符合生理特点。该复合物在组织工程中起到支撑作用，同时为细胞提供寄宿、成长、分化和增殖的场所。支架与种子细胞共同对受损组织的再生进行引导和对再生组织的结构进行控制，是临床治疗的关键。目前对腰椎间盘突出的治疗包括非手术治疗和手术治疗，非手术治疗主要包括药物治疗、牵引治疗、理疗、封闭治疗等，此类方法主要为缓解症状，疗效持续时间较短，无法根治。手术治疗包括常规开放手术，微创手术，经皮穿刺切吸，人工椎间盘置换等。开放手术风险较大，微创手术因视野受限，易失败，而经皮穿刺切吸主要用于减压，禁用于脱出、游离等类型。人工椎间盘置换可以保留椎节之间的活动度。目前临床使用的人工椎间盘主要为金属材料制成，其缺点在于金属材料的润滑和耐磨性较差。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供了一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架。该静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架由以下质量份数的原料制成；软骨细胞10-16份、胎牛血清3-6份、骨髓干细胞8-10份、结缔组织生长因子7-9份、抗坏血酸5-6份、生物材料7-9份、有机高分子材料7-9份和生物高分子材料7-9份。作为优选的，所述生物材料为脱细胞基质和水凝胶中的一种或多种。作为优选的，所述有机高分子材料为PCL、PLGA和PLLA中的其中一种或多种。作为优选的，所述生物高分子材料为聚乳酸，聚己内酯，聚乳酸-羟基乙酸共聚物，聚乳酸-己内酯共聚物，聚对二氧环己酮中的一种或几种构成。作为优选的，所述天然材料为明胶、透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖、胶原蛋白中的一种或几种。根据本专利技术的另一方面，提供了一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架的制备方法。该静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架的制备，包括以下步骤：种子细胞的培养；软骨细胞为提前保存，以含10％胎牛血清的F12培养基培养于37℃、5％CO2孵箱中；骨髓干细胞为提前保存，以含10％胎牛血清、结缔组织生长因子CTGF25ng/ml、抗坏血酸25uM的α-MEM培养基培养于37℃、5％CO2孵箱中；打印墨水的制备；将生物材料和有机高分子材料可采用熔融或有机溶剂溶解的方式制备打印墨水；溶解于合适的溶剂中并调整至所需密度或采用加热熔融混匀；人工椎间盘的制备；使用三维打印软件建立打印模型，外层为多层环形，内层为多层螺旋形，保存，等待下一步骤；量取适量的生物高分子材料灭菌，量取适量的天然材料灭菌，加入细胞，得到含细胞凝胶，等待下一步骤；调校生物三维打印设备的工艺参数：打印头直径为100-400μm，打印温度根据材料的热属性进行调整，打印过程中料筒气压为0.05-1.0MPa，打印结构由打印路径控制；将高分子材料和含细胞凝胶分别置入两料筒，启动设备，交替打印高分子材料与天然材料；然后先打印椎板区，打印完成后更换为聚己内酯和含细胞凝胶打印髓核区；当髓核区制备完毕后，将料筒内的材料更换为聚乳酸-羟基乙酸共聚物和海藻酸钠，对纤维环进行打印；最后更换为聚乳酸和明胶，再次打印椎板区，获得分层含细胞椎间盘支架；然后量取适量的培养基，浸没细胞椎间盘支架后放入二氧化碳培养箱中持续培养。作为优选的，注意打印过程中调节参数，通过控制电压、打印高度及其他相关参数调整打印丝线路径，从而控制支架交联程度。本专利技术的有益效果为：通过控制电纺打印丝径的形态及打印路径，借助静电纺丝打印特性，打印制备不同形态的支架，并可利用支架在不同区域负载不同的细胞、生物因子等物质，从而形成可控的孔隙率、较大的表面积、良好的生物相容性、打印丝线相互交织形成的良好力学属性等特性，根据需要，设计打印路径参数，获得人工仿生椎间盘，该方法所获得的椎间盘具有纤维环-髓核结构，结构的精度高，力学性质可控，同时携带大量种子细胞进行增殖修复，利于快速建立椎间盘周围微环境，恢复椎间盘功能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架的制备方法的流程图之一；图2是根据本专利技术实施例的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架的制备方法的流程图之二；图3是根据本专利技术实施例的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架的细胞活力对照图；图4是根据本专利技术实施例的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架的软骨区软骨相关产物对照图；图5是根据本专利技术实施例的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架的性能测试结果图。具体实施方式为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图，这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。根据本专利技术的实施例，提供了一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架。实施例一；如图1-5所示，根据本专利技术实施例的静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法，该静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架由以下质量份数的原料制成；软骨细胞10-16份、胎牛血清3-6份、骨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法，其特征在于，该静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架由以下质量份数的原料制成；/n软骨细胞10-16份、胎牛血清3-6份、骨髓干细胞8-10份、结缔组织生长因子7-9份、抗坏血酸5-6份、生物材料7-9份、有机高分子材料7-9份和生物高分子材料7-9份。/n

【技术特征摘要】
1.一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法，其特征在于，该静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架由以下质量份数的原料制成；
软骨细胞10-16份、胎牛血清3-6份、骨髓干细胞8-10份、结缔组织生长因子7-9份、抗坏血酸5-6份、生物材料7-9份、有机高分子材料7-9份和生物高分子材料7-9份。


2.根据权利要求1所述的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架，其特征在于，所述生物材料为脱细胞基质和水凝胶中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架，其特征在于，所述有机高分子材料为PCL、PLGA和PLLA中的其中一种或多种。


4.根据权利要求3所述的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架，其特征在于，所述生物高分子材料为聚乳酸，聚己内酯，聚乳酸-羟基乙酸共聚物，聚乳酸-己内酯共聚物，聚对二氧环己酮中的一种或几种构成。


5.根据权利要求4所述的一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架，其特征在于，所述天然材料为明胶、透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖、胶原蛋白中的一种或几种。


6.一种静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架及其制备方法，其特征在于，用于权利要求5所述的静电曲丝三维打印的人工椎间盘支架的制备，包括以下步骤：
种子细胞的培养；
软骨细胞为提前保存，以含10％胎牛血清的F12培养基培养于37℃、5％CO2孵箱中；
骨髓干细胞为...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔之光，韩煜，唐佳昕，连梅菲，孙彬彬，戴尅戎，张醒，孙晓江，赵杰，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：上海;31