一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法技术

本发明专利技术公开了一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法，首先制备出同时具有低氧和成骨诱导微环境的3D仿生水凝胶，使用甲基丙烯酰化明胶和甲基丙烯酰化透明质酸构建仿生的具有低氧微环境的基质胶，进一步在基质胶中添加复方无机盐构建成骨诱导微环境，最终配制备成3D仿生水凝胶。其中甲基丙烯酰化明胶5％、甲基丙烯酰化透明质酸1％，剩余5％复方无机盐部分的成分比例是：羟基磷灰石84％、硅酸钙10％、磷酸锌2％、磷酸镁2％；然后整合3D打印的聚己内酯PCL框架，以提高其机械强度和结构逼真度；为颅面骨缺损修复提供了一种有前景的治疗方案，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。推广和使用价值。推广和使用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法


[0001]本专利技术涉及软骨再生
，具体为一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法。

技术介绍

[0002]组织工程骨具有再生骨愈合和生理功能重建的优势，有望成为骨缺损修复的新选择。然而，由于骨损伤后恶劣的成骨微环境，尤其是缺血缺氧条件，在实现良好的骨再生方面取得的突破非常有限。受软骨内成骨的骨发育模式启发，专利技术人提出了一种新的创新性策略，即使用框架增强的三维(3D)生物矿化基质水凝胶来实现耐受和快速的软骨内骨再生。

技术实现思路

[0003]本专利技术主要解决的技术问题是如何使用框架增强的三维生物矿化基质水凝胶进行耐受和快速软骨内骨再生的方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法,具体方法如下：
[0005]步骤一：制备出低氧和成骨诱导微环境的3D仿生水凝胶，
[0006]步骤二：然后整合3D打印的聚己内酯PCL框架，以提高其机械强度和结构逼真度。
[0007]作为优选，步骤一，所述的3D仿生水凝胶配方为甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酰化透明质酸和复方无机盐组成。
[0008]其中含有甲基丙烯酰化明胶5％、甲基丙烯酰化透明质酸1％，剩余5％复方无机盐部分成分比例是：羟基磷灰石84％、硅酸钙10％、磷酸锌2％、磷酸镁2％。
[0009]作为优选，甲基丙烯酰化透明质酸为了来构建低氧微环境。
[0010]作为优选，所述内核框架是：3D打印的PCL。
[0011]本专利技术能够有效解决现有技术存在的问题,首先制备出同时具有低氧和成骨诱导微环境的3D仿生水凝胶，使用甲基丙烯酰化明胶和甲基丙烯酰化透明质酸构建仿生的具有低氧微环境的基质胶，进一步在基质胶中添加复方无机盐构建成骨诱导微环境，最终配制备成3D仿生水凝胶。其中甲基丙烯酰化明胶5％、甲基丙烯酰化透明质酸1％，剩余5％复方无机盐部分的成分比例是：羟基磷灰石84％、硅酸钙10％、磷酸锌2％、磷酸镁2％；然后整合3D打印的聚己内酯PCL框架，以提高其机械强度和结构逼真度；由于有氧呼吸障碍，固有的低氧三维基质微环境通过TGFβ/Smad信号通路有效激活了BMSCs对早期软骨形成的自我调节。同时，由天然组成的成骨无机盐混合形成的强生物矿化微环境可以协同调节骨矿化和破骨细胞分化，从而加速晚期骨成熟。此外，体内异位成骨和原位颅骨缺损修复均成功验证了软骨内骨再生模式的高效和机械维护，为颅面骨缺损修复提供了一种有前景的治疗方案，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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它的附图，其中：
[0013]图1是本专利技术具体实施例的制备流程示意图；
[0014]图2是本专利技术具体实施过程中体外实验观察到材料的活/死细胞染色图；
[0015]图3是本专利技术具体实施过程中体外PCR和转录组学表明三维的GH水凝胶可以诱导低氧诱导因子1α(HIF1α)上调图；
[0016]图4是本专利技术具体实施过程中是对应的GO富集分析图
‑
1；
[0017]图5是本专利技术具体实施过程中是对应的GO富集分析图
‑
2；
[0018]图6是本专利技术具体实施过程中是对应的GO富集分析图
‑
3；
[0019]图7是本专利技术具体实施过程中4周裸鼠皮下再生情况示意图；
[0020]图8是本专利技术具体实施过程中8周裸鼠皮下再生情况示意图；
[0021]图9是本专利技术具体实施过程中内核支撑的图；
[0022]图10是本专利技术具体实施过程中兔子颅骨1cm缺损图。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]请参阅图1所示，在本专利技术具体实施例中一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法,首先制备出低氧和骨诱导微环境的3D仿生水凝胶，使用甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酰化透明质酸和复方无机盐进行复配制备成3D仿生水凝胶，其中甲基丙烯酰化明胶5％、甲基丙烯酰化透明质酸1％，剩余复方无机盐部分是：羟基磷灰石84％、硅酸钙10％、磷酸锌2％、磷酸镁2％；
[0025]然后整合3D打印的聚己内酯PCL框架，以提高其机械强度和结构逼真度；
[0026]开始PCL(一)溶解在二氯甲烷(DCM)形成PCL
‑
DCM解决方案(b)。随机过程被添加到PCL
‑
DCM解决方案形成sPCL
‑
DCM悬挂(c),后来脱水获得A
‑
sPCL(d)。Extrusion
‑
based 3d打印技术被用来准备装有格子的3d打印让(e)。与此同时,陈列了GH索尔(f)获得总医院索尔(g)。总医院/PCL支架(i)然后准备和综合使用photo
‑
crosslinking方法(h)。
[0027]如图2所示体外实验表明该材料具有良好生物相容性；可以观察到大量活细胞和未死细胞
[0028]图3所示体外PCR和转录组学表明三维的GH水凝胶可以诱导低氧诱导因子1α(HIF1α)上调，并进一步影响有氧呼吸，激活TGFβ/SMAD通路促进软骨再生，而加盐的sGH组则矿化和破骨同时富集，表明骨再生的矿化沉积和溶解的平衡过程。(黑白的图是PCR，表明低氧诱导因子1α(HIF1α)上调，软骨相关基因COL2和SOX9上调，成骨指标OCN,RUNX2上调。
[0029]如图4
‑
6所示是对应的GO富集分析，分为2D
‑
CP组(就是平面培养皿)，3D
‑
GH组(甲
基丙烯酰化明胶5％、甲基丙烯酰化透明质酸1％)；3D
‑
sGH组(GH+5％复方无机盐)；通过2D
‑
CP和3D
‑
GH的上调差异基因GO富集(GO UP)分析发现，上调基因富集出“regulation of cartilage development”(软骨发育通路，表明在3D
‑
GH组有利于软骨发育)，下调的GO富集(GO Down)出“aerobic respiration”(有氧呼吸相关，表明3D
‑
GH抑制有氧呼吸)，结合二者通路的聚类分析和PCR数据，则证明3D
‑
GH组通过抑制有氧呼吸上调HIF1α，从而激活TGFβ/SMAD通路，促进SOX9/5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法,其特征在于，具体方法如下：步骤一：制备出低氧和成骨骨诱导微环境的3D仿生水凝胶，步骤二：然后整合3D打印的聚己内酯PCL框架，以提高其机械强度和结构逼真度。2.根据权利要求1所述的一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法,其特征在于，3D仿生水凝胶配方为甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酰化透明质酸和复方无机盐组成。3.根据权利要求2所述的一种进行耐受和快速软骨内骨再生的方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周广东，白宝帅，华宇杰，李镇，黄锦怡，王思楠，陈泓颖，贾增辉，
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：