一种可控血管化人工骨移植物制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可控血管化人工骨移植物，由软组织窗、软组织窗锚座和细胞-支架复合体相互配合成为一体；细胞-支架复合体为复合有活性成骨细胞的多孔医用合金；软组织窗和软组织窗锚座均由医用可吸收材料制成，通过调整软组织窗孔径的大小控制人工骨移植物与宿主软组织接触面积，进而实现移植物血管化的可控性。能实现移植后的可控血管化，为移植细胞提供良好的营养供应及新陈代谢环境，同时避免移植物局部过度血管纤维化，促进人工骨移植后的成骨活性，有效提高临床疗效。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于生物医学工程领域，具体涉及一种“软组织窗”式可控血管化人工骨移植物，主要用于控制人工骨移植物修复骨缺损时血管化的程度，保证人工骨移植物活性，促进骨缺损修复效果。
技术介绍
骨缺损是骨科临床中的常见疾病，目前临床上主要采用骨移植术治疗骨缺损，促进骨折愈合。采用自体骨移植修复骨缺损，至今仍是骨移植的“金标准”。但是，自体骨的骨量有限，且取骨手术增加了患者的创伤和痛苦、延长了手术时间，存在供区感染、出血、疼痛等并发症。同种异体骨、异种骨等骨移植替代物虽能避免二次手术，但骨修复效果欠佳，且存在免疫排斥及传染疾病的风险。组织工程概念的提出和骨组织工程技术的发展为骨缺损的临床治疗提供了一种新选择。利用组织工程技术构建骨组织的基本方法，是将成骨性种子细胞与各种支架材料组成人工骨移植物修复骨缺损。它的成骨性能与自体骨接近，兼具骨传导性、骨诱导性和骨生成性，同时不受骨量的限制，无供区并发症和免疫排斥反应及传播疾病的危险，是一种非常理想的骨移植物。然而，尽管在实验室中已能达到满意的人工骨构建效果，但在体外成活良好的人工骨移植物植入体内后无法及时获得充分的营养支持，细胞大量死亡，难以发挥成骨活性，因此迄今为止仍未在临床实际中得到普遍应用，其主要原因在于(1)骨移植物血管化不足良好的血管长入能够保证移植细胞足够的营养供应， 及时清除细胞代谢产物，为细胞提供良好的新陈代谢环境。若植入的骨替代物在体内血管化程度不足，无法为支架内部提供充足的血供，会导致支架内的骨种子细胞因缺乏养分而迅速死亡，严重降低了人工骨的骨诱导性和骨生成性。(2)骨移植物局部过度血管化有研究表明，移植物植入体内后在移植物与宿主组织界面(尤其是软组织界面)局部存在过度血管化导致的炎症及纤维化问题。由于所形成的纤维结缔组织生长速度远远快于新生骨长入速度，在移植物表面形成纤维化阻隔，导致新生血管难以长入人工骨移植物内部，移植细胞因营养缺乏死亡，使修复归于失败。因此，如何实现人工骨替代物体内移植后血管化的可控性，既能够保证移植物整体快速、充分血管化的同时，又可以避免局部过度血管纤维化，成为其临床应用亟需解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本技术的目的在于，构建一种可控血管化人工骨移植物，以实现移植后的可控血管化，有效提高临床疗效，为移植细胞提供良好的营养供应及新陈代谢环境，同时避免移植物局部过度血管纤维化，促进人工骨移植后的成骨活性，促进组织工程化人工骨移植物的广泛临床应用。为实现上述任务，本技术采取如下的技术解决方案3一种可控血管化人工骨移植物，其特征在于，该可控血管化人工骨移植物由软组织窗、软组织窗锚座和细胞-支架复合体相互配合成为一体，其中，软组织窗和软组织窗锚座的材质为医用可吸收材料，细胞-支架复合体的材质为医用合金；所述的软组织窗的形状是圆形薄片，圆形薄片中央带有圆形可调通孔；所述的软组织窗锚座的形状是环形套筒，软组织窗镶嵌于软组织窗锚座上；所述的细胞-支架复合体为多孔圆柱状，细胞-支架复合体内有均勻分布的成骨细胞，细胞密度为4X 104/mm2，细胞-支架复合体和软组织窗锚座套接在一起，且细胞-支架复合体和软组织窗之间形成间隙。本技术的可控血管化人工骨移植物，其创新点在于1、可直接移植入骨缺损部位进行缺损修复，通过调整软组织窗孔径的大小，控制人工骨移植物与宿主软组织的接触面积，保证适量的软组织长入，进而实现移植物血管化的可控性，利于实现移植物整体快速、充分血管化。2、软组织窗的设置避免了细胞-支架复合体大面积接触软组织，控制支架表面的血管化进程，从而防止移植物局部过度血管纤维化，保障及促进人工骨移植后的成骨活性。3、细胞-支架复合体的支架为钛合金(材质为Ti-6A1_4V)，采用电子束熔化成形 (EBM)技术制造，具有可控的内部交联多孔结构和良好的生物活性，利于新生血管的长入及支架内新生血管网的形成；采用灌注式生物反应器及动态细胞接种-培养技术复合成骨细胞，细胞密度达到4X104/mm2，细胞在支架内均勻分布，利于新生骨形成及骨缺损修复。4、软组织窗锚座及软组织窗均为医用可吸收材料制造，在体内无毒副作用而且生物相容性好，植入体内后可缓慢降解吸收，避免二次手术的风险。附图说明图1是本技术的可控血管化人工骨移植物结构示意图；图2是本技术的可控血管化人工骨移植物剖面结构示意图；图3是本技术的可控血管化人工骨移植物制备过程示意图；其中，(a)表示将软组织窗装配于软组织窗锚座上，(b)表示将软组织窗锚座压配于细胞-支架复合体上， (c)表示将细胞-支架复合体植入骨缺损中。以下结合附图对本技术做进一步详细说明。具体实施方式参照附图1-3所示，本实施例给出一种可控血管化人工骨移植物，由软组织窗1、 软组织窗锚座2和细胞-支架复合体3相互配合成为一体。软组织窗1的材质为医用可吸收材料，本实施例选用聚己内酯，体内降解周期为 1-2年，采用快速成型技术制造，制成直径为D1、厚度为Hl的圆形薄片，中央带有圆形可调性通孔D2，通孔D2的孔径可调范围为2mm-10mm，通过调整软组织窗1孔径的大小，控制人工骨移植物与宿主软组织接触面积，进而实现移植物血管化的可控性。软组织窗锚座2的材质为医用可吸收材料，本实施例也选用聚己内酯，采用快速成型技术制造，制成直径为D3，厚度为D4，高度为H2的环形套筒，供安装(镶嵌)软组织窗 1使用。细胞-支架复合体3的材质为医用合金，本实施例选用钛合金(材质为 Ti-6A1-4V)，采用电子束熔化成形(EBM)技术制造，制成多孔圆柱状，孔形态为模拟C60原子空间阵型的立体网状结构、孔径1000 μ m、孔隙率70%、孔间连接率100%。高度为H3、直径为D5。采用灌注式生物反应器及细胞动态接种-培养技术在支架内复合活性成骨细胞， 达到4X IO4细胞/表面积的细胞承载率。采用灌注式生物反应器及动态细胞接种-培养技术，在细胞-支架复合体3上复合成骨细胞，细胞密度达到4X104/mm2，细胞在细胞-支架复合体3内均勻分布。将上述软组织窗锚座2压配于细胞-支架复合体3上，软组织窗锚座2与细胞-支架复合体3重合部分的高度为H4，使细胞-支架复合体3和软组织窗1之间形成间隙，供新生血管网络及软组织长入，为移植细胞生长及新生骨组织形成提供良好的营养供应及新陈代谢环境。本技术的操作如图3所示首先按照骨缺损4的实际状态，选择适合孔直径的软组织窗1，并将其镶嵌于软组织窗锚座2上(图3中的a步骤)，再将安装有组织窗1的软组织窗锚座2压配于细胞-支架复合体3 (图3中的b步骤)顶端，组装完成后，将制成的可控血管化人工骨移植物放置于骨缺损4处(图3中的c步骤)进行修复。需要说明的是，上述实施例中，细胞-支架复合体3也可以选用任何医用材料，不限于钛合金。软组织窗1和软组织窗锚座2的也可以选用任何医用可吸收材料，也不限于采用聚己内酯，凡是采用本技术的结构，均应属于本技术的保护范围。权利要求1.一种可控血管化人工骨移植物，其特征在于，该可控血管化人工骨移植物由软组织窗(1)、软组织窗锚座( 和细胞-支架复合体C3)相互配合成为一体，其中，软组织窗(1) 和软组织窗锚座O)的材质为医用可吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，冯亚非，李祥，雷伟，张扬，张智勇，马真胜，
申请(专利权)人：中国人民解放军第四军医大学，
类型：实用新型
国别省市：