骨软骨支架及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制备关节软骨支架的组合物，其包括以下重量份的组分：甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，磷酸三钙10～50份，水30～80份。本发明专利技术还公开了该组合物的制备方法及应用。本发明专利技术的用于制备关节软骨支架的组合物，通过甲基丙烯酸酯明胶与磷酸钙复合，得到的支架具备类似软骨下骨的硬度和孔隙，且具备适宜的降解速率，具有良好的生物安全性。具有良好的生物安全性。具有良好的生物安全性。

【技术实现步骤摘要】
骨软骨支架及其制备方法


[0001]本专利技术涉及骨支架材料领域，尤其涉及一种骨软骨支架及其制备方法。

技术介绍

[0002]关节软骨是覆盖在关节表面的弹性组织，能够保护软骨下骨组织。软骨缺损通常由衰老、肥胖或机械损伤造成。关节软骨的损伤会导致骨软骨组织逐渐退化，最终导致骨关节炎。如果关节软骨能够保持完整，软骨下骨能够自我再生。然而，由于软骨细胞密度低，且无血管、神经和淋巴组织，故难以自我修复、再生差。尽管过去在组织再生领域获得了巨大的进步，骨软骨缺损再生仍然是具有挑战性的难题。传统的促进骨软骨再生的治疗方法，如骨髓刺激、自体移植物、基质诱导的自体软骨细胞植入，难以实现天然透明软骨样的组织再生。例如，自体移植会引入导致新的创伤，而自体软骨细胞植入则会引发免疫障碍和纤维软骨形成。因此，当前的研究主要致力于在骨软骨缺损区植入支架材料，并在支架中添加活性成分，提升支架的理化性能和促进骨软骨再生的能力。典型骨软骨组织的界面是一个过渡区，包括较软的弹性透明软骨和坚硬的软骨下骨。因此，学者们开始制作双层或多层结构支架，分别模拟透明软骨和软骨下骨的组织结构，形成了硬度和结构渐进变化的支架，实现了更好的修复效果。然而，这些多层支架各层之间通过缝合、粘结或压配结合，其界面结合力较差，增加了支架植入后各层之间分离、脱落的风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种骨软骨支架，其整个结构的结合力良好，制备方法简单，且可完全生物降解。
[0004]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种骨软骨支架的制备方法。
[0005]为了解决本专利技术的技术问题，本专利技术提供了一种骨软骨支架，其包括3D打印成型的软骨下骨层和软骨层；
[0006]所述软骨层主要由下述重量份的原料制成：
[0007]甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，水900～1200份；
[0008]所述软骨下骨层主要由下述重量份的原料制成：
[0009]甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，磷酸三钙10～50份，水900～1200份。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述软骨层主要由下述重量份的原料制成：
[0011]甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，黑磷纳米片0.02～0.5份，外泌体0.1～2份，水900～1200份。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述软骨下骨层主要由下述重量份的原料制成：
[0013]甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，磷酸三钙10～50份，黑磷纳米片0.01～1份，外泌体0.01～5份，水900～1200份。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述黑磷纳米片由液相剥离法制得，其粒径为100～1050nm。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述甲基丙烯酸酯化明胶的最大分子量≤1200，所述外泌体为间充质干细胞外泌体。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述软骨层主要由下述重量份的原料制成：
[0017]甲基丙烯酸酯化明胶45～55份，黑磷纳米片0.03～0.2份，外泌体0.2～1份，水900～1200份。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述软骨下骨层主要由下述重量份的原料制成：
[0019]甲基丙烯酸酯化明胶40～60份，磷酸三钙20～35份，黑磷纳米片0.05～0.2份，外泌体0.1～1份，水950～1050份。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述软骨下骨层和所述软骨层的厚度比为：(2～4)：(0.5～2)。
[0021]相应的，本专利技术还公开了一种上的骨软骨支架的制备方法，其包括：
[0022](1)提供甲基丙烯酸酯化明胶、磷酸三钙和水；
[0023](2)将甲基丙酸酯化明胶、磷酸三钙、水混合，得到第一混合料；将甲基丙烯酸酯化明胶和水混合，得到第二混合料；
[0024](3)3D打印机选用第一混合料打印，得到软骨下骨层，然后选用第二混合料在软骨下骨层上打印形成软骨层，得到中间品；
[0025](4)将所述中间品固化，即得到骨软骨支架成品。
[0026]作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，打印过程中，喷嘴到基板的距离为0.05～2mm，喷嘴的移动速度为100～500mm/min；
[0027]其中，打印第一混合料时，气压为30～40kPa，打印第二混合料时，气压为10～20kPa；
[0028]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0029]本专利技术中的骨软骨支架，其软骨层和软骨下骨层的主要成分均为甲基丙烯酸酯化明胶，且采用3D打印成型，有效提升了各层之间的结合力。本专利技术中的软骨下骨层采用甲基丙烯酸酯明胶与磷酸钙复合，得到的支架具备类似软骨下骨的硬度和孔隙，本专利技术中的软骨层采用甲基丙烯酸酯明胶制成，其具备类似软骨的硬度和弹性。就整体而言，本专利技术中的支架具备适宜的降解速率，具有良好的生物安全性。此外，本专利技术在软骨层和软骨下骨层中均引入黑磷纳米片和外泌体，有效提升了关节软骨支架促进骨软骨再生的性能。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施4制备得到的骨软骨支架的实物图；
[0031]图2是本专利技术实施例1～3、对比例1中软骨下骨层所用原料混合物的溶胀率图；其中，1为对比例1中软骨下骨层所用原料混合物，2为实施例1中软骨下骨层所用原料混合物，3为实施例2中软骨下骨层所用原料混合物，4为实施例3中软骨下骨层所用原料混合物；
[0032]图3是本专利技术实施例3、对比例1中软骨下骨层所用原料混合物的降解率实验图(不加胶原酶)，其中，1为对比例1中软骨下骨层所用原料混合物，2为实施例3中软骨下骨层所用原料混合物；
[0033]图4是本专利技术实施例3、对比例1中软骨下骨层所用原料混合物的降解率实验图(加胶原酶)，其中，1为对比例1中软骨下骨层所用原料混合物，2为实施例3中软骨下骨层所用
原料混合物；
[0034]图5是本专利技术实施例1～3、对比例1中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量、损耗模量随时间的变化图；其中，G
’
1、G”1分别为对比例1中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量和损耗模量，G
’
2、G”2分别为实施例1中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量和损耗模量，G
’
3、G”3分别为实施例2中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量和损耗模量，G
’
4、G”4分别为实施例3中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量和损耗模量；
[0035]图6是本专利技术实施例1～3、对比例1中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量、损耗模量随频率的变化图；其中，G
’
1、G”1分别为对比例1中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量和损耗模量，G
’
2、G”2分别为实施例1中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量和损耗模量，G
’
3、G”3分别为实施例2中软骨下骨层所用原料混合物的储能模量和损耗模量，G
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种骨软骨支架，其特征在于，包括3D打印成型的软骨下骨层和软骨层；所述软骨层主要由下述重量份的原料制成：甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，水900～1200份；所述软骨下骨层主要由下述重量份的原料制成：甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，磷酸三钙10～50份，水900～1200份。2.如权利要求1所述的骨软骨支架，其特征在于，所述软骨层主要由下述重量份的原料制成：甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，黑磷纳米片0.02～0.5份，外泌体0.1～2份，水900～1200份。3.如权利要求1所述的骨软骨支架，其特征在于，所述软骨下骨层主要由下述重量份的原料制成：甲基丙烯酸酯化明胶20～100份，磷酸三钙10～50份，黑磷纳米片0.01～1份，外泌体0.01～5份，水900～1200份。4.如权利要求2或3所述的骨软骨支架，其特征在于，所述黑磷纳米片由液相剥离法制得，其粒径为100～1050nm。5.如权利要求2或3所述的骨软骨支架，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯化明胶的最大分子量≤1200，所述外泌体为间充质干细胞外泌体。6.如权利要求2所述的骨软骨支架，其特征在于，所述软骨层主要由下述重量份的原料制成：甲基丙烯酸酯化明胶45～55...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙挺，于世德，占小珍，
申请(专利权)人：佛山市口腔医院佛山市牙病防治指导中心，
类型：发明
国别省市：