一种水凝胶-多孔锌双向支架及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种水凝胶

【技术实现步骤摘要】
一种水凝胶
‑
多孔锌双向支架及其应用


[0001]本专利技术涉及骨修复
，具体涉及一种水凝胶
‑
多孔锌双向支架及其应用
。

技术介绍

[0002]骨软骨损伤是常见又棘手的
、
治愈性较低的临床问题，骨组织具有一定愈合能力，软骨组织愈合能力差，而早期修复是软骨组织再生的关键
。
常用的临床手术技术如微骨折在小面积骨软骨缺损病人中具有一定的效果，然而对于大面积如软骨缺损，效果不佳，易造成关节退变，引发骨关节炎
。
这部分人群最终不得不进行关节置换，这对于年轻人来说是难以接受的
。
[0003]近年来，组织工程技术以及生物治疗为关节骨软骨损伤提供了更丰富的治疗手段，但仍无法获取理想的远期疗效，主要原因还是软骨及软骨下骨修复整合效果不佳
。
关节软骨的损伤与软骨下骨结构的破坏密不可分，两者共同的进展促进了骨关节炎
(OA)
的发展，提示在关节软骨修复中必须将软骨与软骨下骨视为一体化单元进行同步修复，以期达到远期修复效果
。
对于软骨下骨修复成为关键
。
[0004]目前对于骨界面及软骨下骨的修复，分为以下几类：第一类锚钉是由金属制成，最常用的金属是钛及其合金
。
其缺点主要包括：因其不可降解的特性，在体内长期存在可能会导致多种并发症，包括感染
、
慢性炎症
、
异物感
、
松动，可能需要二次手术取出
。
与周围骨质相比过高的模量也会引发应力遮挡
(Stress
‑
shielding effects)
，导致骨质溶解
。
[0005]第二类是可降解聚合物材料包括聚乳酸
(PLA)、
聚乙烯酰胺
(PGA)、
羟基磷灰石
(HA)
及其共聚物
。
其缺点主要包括：由于其强度或塑性不足，手术失败的风险增大
。
更严重的是，这些聚合物的副产物可以诱导种植体周围组织的长期炎症反应
。
[0006]第三类是以聚醚醚酮
(PEEK)
为代表的生物惰性有机高分子材料，其缺点主要包括：
PEEK
材料的惰性与疏水性阻碍了蛋白质与细胞在其表面的粘附，难以形成钙磷沉积附着层，导致相对骨整合不良
。
[0007]综上所述，医用生物材料领域希望寻找新型材料和植入物，以克服上述缺陷，从而能够在软骨及软骨下骨修复方面具有良好效果
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种水凝胶
‑
多孔锌双向支架及其应用，该水凝胶
‑
多孔锌双向支架具有高生物相容性
、
可显著促进软骨及软骨下骨同期修复，并且具有弹性模量接近天然骨
、
可降解等优点，具有良好的临床应用前景
。
[0009]为此，本专利技术的第一方面提供了一种水凝胶
‑
多孔锌双向支架，其包括下层骨支架和上层软骨界面支架；所述下层骨支架和所述上层软骨界面支架固定连接；
[0010]所述下层骨支架含有锌，且具有多孔结构；
[0011]所述上层软骨界面支架含有硫酸软骨素，且由水凝胶固化形成
。
[0012]在一些实施方式中，所述下层骨支架的孔隙率为
60
～
70
％，例如可以为约
60
％
、
61
％
、62
％
、63
％
、64
％
、65
％
、66
％
、67
％
、68
％
、69
％
、70
％等
。
[0013]在一些实施方式中，所述下层骨支架由多个重复单元格互相连接组成；所述重复单元格的结构为金刚石结构
。
[0014]在一些实施方式中，所述下层骨支架中锌含量为
95
～
100
％；例如可以为约
95
％
、96
％
、97
％
、98
％
、99
％
、100
％等
。
[0015]在一些实施方式中，所述下层骨支架的材料包括下组的至少一种：锌
、
锌镁合金
、
锌镁铜合金
、
锌镁锰合金
。
[0016]在一些实施方式中，所述下层骨支架的弹性模量为：
800MPa
，屈服强度为：
13MPa
，接近软骨下骨
。
[0017]在一些实施方式中，所述上层软骨界面支架中硫酸软骨素的含量为
15
～
40
％；例如可以为约
15
％
、17
％
、20
％
、22
％
、25
％
、28
％
、30
％
、32
％
、35
％
、38
％
、40
％等
。
[0018]在一些实施方式中，所述水凝胶为光固化水凝胶，所述水凝胶的材料包括下组中的至少一种：甲基丙烯酸酯化丝素蛋白
、
甲基丙烯酸酯化蚕丝蛋白
。
[0019]在一些实施方式中，所述下层骨支架的多孔结构中还加载有药物
。
[0020]在一些实施方式中，所述药物包括下组的至少一种：抗生素
、
骨诱导生物活性因子
、
干细胞
。
[0021]在一些实施方式中，所述骨诱导生物活性因子包括下组的至少一种：骨形成蛋白
(BMP)、
骨诱导因子
(OIF)。
[0022]本专利技术的第二方面，提供所述水凝胶
‑
多孔锌双向支架的制备方法，其包括：通过增材制造
(
例如
3D
打印
)
制备得到下层骨支架；根据软骨层缺损形状注射填充水凝胶，并且使所述水凝胶设置在下层骨支架上，对所述水凝胶进行固化，即制备得到上层软骨界面支架
。
[0023]在一些实施方式中，对所述水凝胶进行固化的方式包括：采用蓝光照射，对所述水凝胶进行固化
。
[0024]在一些实施方式中，根据骨缺损的形状，通过增材制造制备得到下层骨支架；所述下层骨支架的形状与所述骨缺损的形状相匹配
。
[0025]本专利技术的第三方面，提供所述水凝胶
‑
多孔锌双向支架在制备关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水凝胶
‑
多孔锌双向支架，其特征在于，包括下层骨支架和上层软骨界面支架；所述下层骨支架和所述上层软骨界面支架固定连接；所述下层骨支架含有锌，且具有多孔结构；所述上层软骨界面支架含有硫酸软骨素，且由水凝胶固化形成
。2.
如权利要求1所述的水凝胶
‑
多孔锌双向支架，其特征在于，所述下层骨支架的孔隙率为
60
～
70
％
。3.
如权利要求1所述的水凝胶
‑
多孔锌双向支架，其特征在于，所述下层骨支架由多个重复单元格互相连接组成；所述重复单元格的结构包括金刚石结构
。4.
如权利要求1～3任一项所述的水凝胶
‑
多孔锌双向支架，其特征在于，所述下层骨支架中锌含量为
95
～
100
％；可选地，所述下层骨支架的材料包括下组的至少一种：锌
、
锌镁合金
、
锌镁铜合金
。5.
如权利要求1所述的水凝胶
‑
多孔锌双向支架，其特征在于，所述上层软骨界面支架中硫酸软骨素的含量为
15
～
40
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健全，杨帆，黄洪杰，张辛，鞠晓东，徐雁，
申请(专利权)人：北京大学第三医院北京大学第三临床医学院，
类型：发明
国别省市：