專利名稱：用于骨軟骨修復的雙層復合支架的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于骨軟骨組織工程中的支架結構，尤其涉及一種用于骨軟骨修復的復合 支架結構。
背景技術：
研究表明軟骨下骨在軟骨損傷的修復中具有重要意義，它對軟骨起著支持、粘附、甚 至是營養的作用。軟骨下骨損傷，可以影響其上軟骨的新陳代謝，容易誘發骨性關節炎和 軟骨退行性變，對軟骨修復的長期效果有重要影響。有研究表明，軟骨下骨的退變早于軟 骨退變。單純修復軟骨，短期內可能取得療效，但其遠期效果欠佳，修復的軟骨重新退變。 單純的組織工程化軟骨或者自體移植軟骨，并不能很好地解決此類問題。發明內容為了克服^有技術單純修復軟骨所用支架遠期效果欠佳，修復的軟骨出現重新退變的 技術問題，本發明提供一種理化特性和形態特征均符合骨軟骨組織工程的用于骨軟骨修復 的雙層復合支架。為了解決上述技術問題，本發明用于骨軟骨修復的雙層復合支架予以實現的技術方案 是由基架構成，所述基架的總體形狀為圓柱體，所述基架的直徑為4 12mm，所述圓柱 體基架的一端為模擬軟骨樣層，其另一端為模擬軟骨下骨層，所述兩層緊密結合，位于所 述模擬軟骨下骨層外表面設置有螺紋。本發明用于骨軟骨修復的雙層復合支架的另一技術方案是由基架構成，所述基架的 總體形狀為楔型，所述楔型基架的大端為模擬軟骨樣層，其另一端為模擬軟骨下骨層，所 述兩層緊密結合，所述楔型的截面為正方形或近似正方型，其截面對角線的長度為4 12mrn。本發明用于骨軟骨修復的雙層復合支架，其中，所述模擬軟骨樣層的材料采用幾丁質， 幾丁質膠原，纖維蛋白，藻酸鹽，蠶絲蛋白，聚乳酸，聚羥基乙酸，聚乳酸一聚羥基乙酸 共聚物中的一種或幾種的混合物；所述模擬軟骨下骨層的材料采用羥基磷灰石，磷酸三鈣， 聚醚醚酮，聚乳酸一聚羥基乙酸共聚物，聚羥基乙酸，聚乳酸，蠶絲蛋白中的一種或幾種 的混合物。所述模擬軟骨樣層的厚度為1 5mrn，該層的孔隙率為70 90%，其孔徑為200 400 y m;所述模擬軟骨下骨層的厚度為2 20mm，該層的孔隙率為50 75%，其孔徑為200 500 um。與現有技術相比，本發明所具有的有益效果是由于本發明雙層復合支架中的各層可以 分別模擬軟骨樣層和軟骨下骨層，在修復骨軟骨中應用本發明雙層復合支架，細胞、組織 相溶性好，孔相通性好，復合支架理化特性符合骨軟骨組織工程支架要求；由于支架采用圓柱體、圓臺或楔型，而且在模擬軟骨下骨層設置有螺紋，其形態特征便于操作。
圖1是本發明用于骨軟骨修復的雙層復合支架的結構示意圖； 圖2是圖1中所示模擬軟骨樣層1的結構放大示意圖； 圖3是圖1中所示模擬軟骨下骨層2的結構放大示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述。如圖1所示，本發明用于骨軟骨修復的雙層復合支架由基架構成，所述基架的總體形狀 為圓柱體，其直徑為4 12mm。所述圓柱體基架的一端為模擬軟骨樣層1，其另一端為模 擬軟骨下骨層2，所述兩層緊密結合，為了應用中便于操作，位于模擬軟骨下骨層2的外表 面設置有螺紋。本發明用于骨軟骨修復的雙層復合支架的另一個予以實現的技術方案是將所述基架設 計為楔型，所述楔型基架的大端為模擬軟骨樣層，其另一端為模擬軟骨下骨層，所述兩層 緊密結合，該楔型的截面為正方形，也可以是近似的正方型，其正方形截面的對角線長度 為4~12mm。本發明用于骨軟骨修復的雙層復合支架中所述模擬軟骨樣層材料可以采用幾丁質(殼聚 糖)，幾丁質膠原(殼聚糖膠原)，纖維蛋白，藻酸鹽，蠶絲蛋白，聚乳酸，聚羥基乙酸， 聚乳酸一聚羥基乙酸共聚物(PLGA)中的一種或幾種的混合物；所述模擬軟骨樣層的厚度 為1 5mm，該層的孔隙率為70 90%，其孔徑為200 400 y m。所述軟骨下骨層材料可以 采用羥基磷灰石，磷酸三鈣，聚醚醚酮，聚乳酸一聚羥基乙酸共聚物(PLGA)，聚羥基乙酸， 聚乳酸，蠶絲蛋白中的一種或幾種的混合物；所述模擬軟骨下骨層的厚度為2 20mm，該 層的孔隙率為50 75%，其孔徑為200 500y m。下面分別描述本發明用于骨軟骨修復的雙層復合支架的兩個具體實施例。實施例一殼聚糖膠原/PEEK—HA雙層復合支架雙層殼聚糖膠原/聚醚醚酮一羥基磷灰石(PEEK—HA)雙層復合支架從組織結構上模擬 骨軟骨樣結構，殼聚糖膠原層模擬軟骨樣層，PEEK—HA層模擬軟骨下骨層，擬結合骨髓間 充質干細胞，同時修復退變的骨軟骨，從而從長遠解決軟骨缺損或退變。由于殼聚糖、膠 原、HA是天然生物材料，細胞、組織相溶性好。其中，如圖2和圖3所示，CS層的孔隙率 (%)設計為76±5.01， HA層的孔隙率(％)設計為72士4.23; CS層孔徑大小200 400 um，平均為300ym; HA層孔徑大小為200 500 u m，平均為350 u m，孔相通性好，復合支 架理化特性符合骨軟骨組織工程支架要求。上述殼聚糖膠原/PEEK—HA雙層復合支架的制作方法不受限制，其中HA層部分支 架可以采用激光燒結法制得，在此基礎上采用現有技術中的快速冷凍法制得該雙層復合支 架，其制作過程如下(l)稱取殼聚糖膠原溶于醋酸中配成濃度為3y。(w/v)殼聚糖膠原溶液，同時加入一定量的聚乙二醇，離心去除氣泡。(2)將PEEK—HA層支架的理化參數輸入計 算機，諸如PEEK—HA層的7L隙率(％)為72±4.23，孔徑為200 500 u m，其平均值為 350 um，要求孔相通性好等參數，利用激光燒結法制作PEEK—HA層部分支架。(3)將HA 層部分支架放入模具中，取配好的殼聚糖膠原溶液，倒入模具中，讓殼聚糖膠原溶液停留 在HA層部分支架至少1分鐘，放入冰箱冷凍，在冷凍抽干機中凍干，制成殼聚糖膠原/PEEK 一HA復合支架，將凍干的殼聚糖膠原/PEEK—HA復合支架放入NaOH中，中和支架內的醋酸 溶液，反復PBS液沖洗，至PH值中性。通過上述歩驟將殼聚糖膠原/PEEK—HA雙層復合 支架作好。實施例二 CS/HA雙層復合支架殼聚糖(CS) /羥基磷灰石(HA)雙層復合支架從組織結構上模擬骨軟骨樣結構，艮P: CS層模擬軟骨樣層，HA層模擬軟骨下骨層，擬結合骨髓間充質干細胞，同時修復退變的 骨軟骨，從而從長遠解決軟骨缺損或退變。由于CS、 HA是天然生物材料，細胞、組織相溶 性好；如圖2和圖3所示，該復合支架中CS層的孔隙率(％)設計為76± 5.01， HA層的孔 隙率(％)設計為72士4. 23; CS層孔徑大小為200 400um，平均為300pm， HA層孔徑大 小為200 500 y m，平均為350 u m，其孔相通性好，復合支架理化特性符合骨軟骨組織工程 支架要求。上述CS/HA雙層復合支架的制作方法不受限制，例如可以釆用現有技術中的快速冷凍 法，其制作過程如下(1)稱取殼聚糖溶于醋酸中配成濃度為3。/。(w/v)殼聚糖溶液，同時加 入一定量的聚乙二醇，離心去除氣泡。(2)將事先做好的厚度為2 10mm的HA層部分支 架放入支架模具中，取配好的殼聚糖溶液，倒入該模具中，讓殼聚糖溶液停留在HA層部分 支架至少1分鐘，放入冰箱冷凍，在冷凍抽干機中凍干，制成殼聚糖(CS) /羥基磷灰石(HA) 支架，將凍干的殼聚糖(CS) /羥基磷灰石(HA)支架放入NaOH中，中和支架內的醋酸溶液， 反復用PBS液沖洗，至PH值屮性。通過上述步驟即可作出CS/HA雙層復合支架。盡管結合附圖對本發明進行了上述描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式
， 上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明 的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些^I屬于本發明的保 護之列。
權利要求
1.一種用于骨軟骨修復的雙層復合支架，由基架構成，其特征在于所述基架的總體形狀為圓柱體，所述圓柱體基架的一端為模擬軟骨樣層，其另一端為模擬軟骨下骨層，所述兩層緊密結合，位于所述模擬軟骨下骨層外表面設置有螺紋。
2. 根據權利要求1所述的用于骨軟骨修復的雙層復合支架，其特征在于所述基架的 直徑為4 12mm。
3. 根據權利要求1或2所述的用于骨軟骨修復的雙層復合支架，其特征在于所述模 擬軟骨樣層的材料采用幾丁質，幾丁質膠原，纖維蛋白，藻酸鹽，蠶絲蛋白，聚乳酸，聚羥 基乙酸，聚乳酸一聚羥基乙酸共聚物中的一種或幾種的混合物；所述模擬軟骨下骨層的材 料采用羥基磷灰石，磷酸三鈣，聚醚醚酮，聚乳酸一聚羥基乙酸共聚物，聚羥基乙酸，聚 乳酸，蠶絲蛋白中的一種或幾種的混合物。
4. 根據權利要求3所述的用于骨軟骨修復的雙層復合支架，其特征在于所述模擬軟 骨樣層的厚度為l~5mm，該層的孔隙率為70 90%，其孔徑為200 400u m;所述模擬軟 骨下骨層的厚度為2 20mm，該層的孔隙率為50 75%，其孔徑為200 500 u m。
5. —種用于骨軟骨修復的雙層復合支架，由基架構成，其特征在于所述基架的總體 形狀為楔型，所述楔型基架的大端為模擬軟骨樣層，其另一端為模擬軟骨下骨層，所述兩 層緊密結合。
6. 根據權利要求(5所述的用于骨軟骨修復的雙層復合支架，其特征在于所述楔型的 截面為正方形或近似正方型，其截面對角線的長度為4 12mm。
7. 根據權利要求5或6所述的用于骨軟骨修復的雙層復合支架，其特征在于所述模 擬軟骨樣層的材料采用幾丁質，幾丁質膠原，纖維蛋白，藻酸鹽，蠶絲蛋白，聚乳酸，聚羥 基乙酸，聚乳酸一聚羥基乙酸共聚物中的一種或幾種的混合物；所述模擬軟骨下骨層的材 料采用羥基磷灰石，磷酸三鈣，聚醚醚酮，聚乳酸一聚羥基乙酸共聚物，聚羥基乙酸，聚 乳酸，蠶絲蛋白中的一種或幾種的混合物。 '
8. 根據權利要求7所述的用于骨軟骨修復的雙層復合支架，其特征在于所述模擬軟 骨樣層的厚度為1 5rnm，該層的孔隙率為70 90%，其孔徑為200 400 u m;所述模擬軟 骨下骨層的厚度為2 20mm，該層的孔隙率為50 75%，其孔徑為200 500y m。
全文摘要
本發明公開了一種用于骨軟骨修復的雙層復合支架。由圓柱體基架構成，基架的一端為模擬軟骨樣層，其另一端為模擬軟骨下骨層，兩層緊密結合，模擬軟骨下骨層外表面設置有螺紋；模擬軟骨樣層采用幾丁質，幾丁質膠原，纖維蛋白，藻酸鹽，蠶絲蛋白，聚乳酸，聚羥基乙酸，聚乳酸—聚羥基乙酸共聚物中的一種或幾種的混合物；模擬軟骨下骨層采用羥基磷灰石，磷酸三鈣，聚醚醚酮，聚乳酸—聚羥基乙酸共聚物，聚羥基乙酸，聚乳酸，蠶絲蛋白中的一種或幾種的混合物；模擬軟骨樣層的厚度為1～5mm，該層的孔隙率為70～90％，其孔徑為200～400μm；模擬軟骨下骨層的厚度為2～20mm，該層的孔隙率為50～75％，其孔徑為200～500μm。本發明復合支架的理化特性和形態特征均符合骨軟骨組織工程的要求。
文檔編號A61B17/56GK101219069SQ20081005217
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月25日 優先權日2008年1月25日
發明者王文良 申請人:中國人民武裝警察部隊醫學院附屬醫院