修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架及其制备方法技术

本发明专利技术涉及修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架及其制备方法，1）以PVP为模板制备纳米羟基磷灰石，在第一烧杯加入Ca(NO3)2·

【技术实现步骤摘要】
修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医学材料领域，尤其涉及一种修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架及其制备方法。

技术介绍

[0002]骨软骨缺损是指软骨与软骨下骨的损伤，外伤是骨软骨损伤的重要原因。针对外伤引起的损伤，大部分研究往往着重于对软骨的修复，而忽略了对软骨下骨的修复，因此单一软骨修复对外伤引起损伤的修复效果并不令人满意。
[0003]在骨软骨缺损中，大量骨髓源性间充质干细胞（BMSCs）从骨髓中释放出来，这些内源性干细胞被鉴定为具有在合适的微环境下分化为软骨和成骨谱系的特性。然而，支架材料本身通常缺乏诱导信号，可能无法激活BMSCs固有的再生潜能。因此，为内源性BMSCs的募集和双系分化提供支持和生化线索的细胞指导性支架的开发对于骨软骨再生具有巨大潜力。
[0004]目前，双层支架已成为骨软骨替代物的候选材料并且受到了广泛关注。双层水凝胶的两层中功能化的不同成分可以诱导BMSCs分化为不同的软骨细胞和成骨细胞，进一步促进软骨和软骨下骨的修复。通过脂质体包裹TGF
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β，有效控制其释放过程，TGF
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β生长因子在软骨细胞成熟和软骨内成骨过程中发挥关键作用，能够促进软骨细胞中蛋白多糖和II型胶原的合成，促进BMSCs的成软骨和成骨分化。纳米羟基磷灰石（nHAp）是软骨下层的组成部分，具有生物活性和生物相容性，具有良好的骨传导作用、生物可分解及诱导骨形成的能力。
[0005]软骨和软骨下骨具有不同的组成、结构和生物学性能，双层多孔支架的上层和下层的结构和组成也应该具有针对性，从而达到软骨与软骨下骨整合的目的。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的所述不足，本专利技术第一目的是提供一种修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架及其制备方法，即用于促进关节骨软骨缺损协同再生修复的负载TGF
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β与nHAp的双层多孔支架，其上层为模拟软骨层，下层为模拟软骨下骨层，能促进关节骨软骨缺损协同再生修复。
[0007]为了解决所述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架，其特征在于包括如下步骤：1）制备纳米羟基磷灰石：以PVP（聚乙烯吡咯烷酮）为模板制备纳米羟基磷灰石，在第一烧杯底部加入设定量的Ca(NO3)2·
4H2O；在第二烧杯底部加入设定量的 (NH4)3PO4·
3H2O，Ca/P摩尔比为1.5
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1.8，将第二烧杯放入第一烧杯中；配制PVP水溶液，用氨水调节溶液的pH值，pH值控制在10.5~11范围；滴加PVP水溶液至第二烧杯中，直到加满；用同样方法将第一烧杯液面加至与第二烧杯齐平，静置设定时间，再滴加PVP水溶液，直到第一烧杯液面比第二烧杯高设定高度；将第一烧杯密封，室温静置设定时间；将烧杯中得到的沉积物用
去离子水洗，再经过滤，干燥，得到纳米羟基磷灰石；2）制备包裹有TGF
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β生长因子的脂质体：分别取卵磷脂、胆固醇、磷脂酰乙醇胺
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聚乙二醇
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醛基和十八胺，卵磷脂、胆固醇、磷脂酰乙醇胺
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聚乙二醇
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醛基、十八胺质量比为（3—5）:（1—1.5）:（0.1—0.2）:（0.1—0.2）；在设定温度下溶于氯仿溶液，然后在设定温度下蒸发，在容器中形成薄膜；然后用含有设定含量的TGF
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β生长因子的纯水对薄膜进行水化，将水化溶液，置于超声清洗仪中超声处理得到得脂质体；再将脂质体通过设定孔径的聚碳酸酯膜过滤器挤出，获得阳离子脂脂质体；将阳离子脂质体滴加到设定浓度的CMCS 溶液中，匀速搅拌，获得包裹有TGF
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β生长因子的脂质体；3）制作载有TGF
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β生长因子的双层纳米羟基磷灰石的多孔支架：支架的下层，将氧化海藻酸钠溶于水，明胶和羧甲基壳聚糖溶于水，将羟基磷灰石分散在明胶和羧甲基壳聚糖溶液中，然后把氧化海藻酸钠溶液加入到明胶和羧甲基壳聚糖、纳米羟基磷灰石的混合溶液中，搅拌均匀，注入成胶磨具中，成型后得到支架的下层结构；支架的上层，将氧化海藻酸钠溶于水，装载有TGF
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β生长因子的脂质体、明胶和羧甲基壳聚糖溶于水，然后把氧化海藻酸钠溶液加入到明胶和羧甲基壳聚糖、脂质体的混合溶液中，搅拌均匀；然后注入已成胶的支架的下层结构上面，冷冻干燥后得到本专利技术双层多孔支架。
[0008]本专利技术得到的负载TGF
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β与nHAp的双层多孔支架，双层支架的上下结构和负载的TGF
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β与nHAp为BMSCs提供了诱导信号，上层能诱导BMSCs分化为软骨细胞，下层能诱导BMSCs分化为成骨细胞。
[0009]进一步的，步骤A)中所述加入的Ca(NO3)2·
4H2O和(NH4)3PO4·
3H2O的Ca/P摩尔比为1.67。
[0010]进一步的，第一烧杯液面比第二烧杯液面高3—15mm。
[0011]进一步的，卵磷脂 、胆固醇、磷脂酰乙醇胺
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聚乙二醇
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醛基、十八胺质量比为4:1:0.1:0.1。
[0012]进一步的，将卵磷脂、胆固醇、磷脂酰乙醇胺
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聚乙二醇
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醛基和十八胺，在35℃—40℃下水浴下，加入放置有氯仿溶液的圆底烧瓶的容器中，快速旋转下溶于氯仿溶液中；然后用旋转蒸发仪在 50 r/min（离心半径 4.5 cm）和 50—70℃下蒸发。
[0013]进一步的，将脂质体通过具有450 nm 和220 nm孔径的聚碳酸酯膜过滤器挤出。
[0014]进一步的，阳离子脂质体滴加到浓度为0.2%的 CMCS 溶液，二者体积比为1:1。
[0015]进一步的，在上下层支架中，15 wt%的明胶、5 wt%的羧甲基壳聚糖、10 wt%氧化海藻酸钠体积比为（2—3）:1:（2—3）。
[0016]修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架，其特征在于，由上、下两层构成，所述下层，是将羟基磷灰石分散在明胶和羧甲基壳聚糖溶液中，把氧化海藻酸钠溶液加入到明胶和羧甲基壳聚糖、纳米羟基磷灰石的混合溶液中，经搅拌均匀后注入成胶磨具中得到；所述上层，把氧化海藻酸钠溶液加入到明胶和羧甲基壳聚糖、脂质体的混合溶液中，搅拌均匀后，注入已成胶的下层上面，冷冻干燥后得到双层多孔支架；所述脂质体，是卵磷脂、胆固醇、DSPE
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PEG
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CHO和十八胺，在设定温度下溶于氯仿溶液；然后在设定温度下蒸发，在容器中形成薄膜；然后用含有设定含量的TGF
‑
β生长因子的纯水对薄膜进行水化，再将水化溶液，置于超声清洗仪中超声处理，得到脂质体，再将脂质体通过具有设定孔径的聚碳酸酯膜过滤器挤出以获得装载有TGF
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β生长因子的脂质体；
在上、下层支架中，15 wt%的明胶、5 wt%的羧甲基壳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）制备纳米羟基磷灰石：以PVP（聚乙烯吡咯烷酮）为模板制备纳米羟基磷灰石，在第一烧杯底部加入设定量的Ca(NO3)2·
4H2O；在第二烧杯底部加入设定量的 (NH4)3PO4·
3H2O，Ca/P摩尔比为1.5
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1.8，将第二烧杯放入第一烧杯中；配制PVP水溶液，调节溶液的pH值，pH值控制在10.5~11范围；滴加PVP水溶液至第二烧杯中，直到加满；用同样方法将第一烧杯液面加至与第二烧杯齐平，静置设定时间，再滴加PVP水溶液，直到第一烧杯液面比第二烧杯高设定高度；将第一烧杯密封，室温静置设定时间；将烧杯中得到的沉积物用去离子水洗，再经过滤，干燥，得到纳米羟基磷灰石；2）制备包裹有TGF
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β生长因子的脂质体：分别取卵磷脂、胆固醇、磷脂酰乙醇胺
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聚乙二醇
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醛基和十八胺，卵磷脂、胆固醇、磷脂酰乙醇胺
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聚乙二醇
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醛基、十八胺质量比为（3—5）:（1—1.5）:（0.1—0.2）:（0.1—0.2）；在设定温度下溶于氯仿溶液，然后在设定温度下蒸发，在容器中形成薄膜；然后用含有设定含量的TGF
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β生长因子的纯水对薄膜进行水化，将水化溶液，置于超声清洗仪中超声处理得到得脂质体；再将脂质体通过设定孔径的聚碳酸酯膜过滤器挤出，获得阳离子脂质体；将阳离子脂质体滴加到设定浓度的CMCS 溶液中，匀速搅拌，获得包裹有TGF
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β生长因子的脂质体；3）制作载有TGF
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β生长因子的双层纳米羟基磷灰石的多孔支架：支架的下层，将氧化海藻酸钠溶于水，明胶和羧甲基壳聚糖溶于水，将羟基磷灰石分散在明胶和羧甲基壳聚糖溶液中，然后把氧化海藻酸钠溶液加入到明胶和羧甲基壳聚糖、纳米羟基磷灰石的混合溶液中，搅拌均匀，注入成胶磨具中，成型后得到支架的下层结构；支架的上层，将氧化海藻酸钠溶于水，装载有TGF
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β生长因子的脂质体、明胶和羧甲基壳聚糖溶于水，然后把氧化海藻酸钠溶液加入到明胶和羧甲基壳聚糖、脂质体的混合溶液中，搅拌均匀；然后注入已成胶的支架的下层结构上面，冷冻干燥后得到本发明双层多孔支架。2.根据权利要求1所述的修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架的制备方法，其特征在于，步骤A)中所述加入的Ca(NO3)2
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4H2O和(NH4)3PO4
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3H2O的Ca/P摩尔比为1.6
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1.7。3.根据权利要求1所述的修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架的制备方法，其特征在于，第一烧杯液面比第二烧杯液面高3—15mm。4.根据权利要求1—3任一所述的修复关节骨软骨缺损的双层多孔支架的制备方法，其特征在于，卵磷脂 、胆固醇、磷脂酰乙醇胺
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聚乙二醇
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醛基、十八胺质量比为4:1:0.1:0...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彦芹，孙别敏，王羿阳，李逍逍，赵维康，周强，曹渊，陈昌国，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：