一种双层骨软骨支架材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种双层骨软骨支架材料及其制备方法与应用，所述支架材料包括软骨相和软骨下骨相；构成所述软骨相的可光交联的P

【技术实现步骤摘要】
一种双层骨软骨支架材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种双层骨软骨支架材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]骨软骨复合体由软骨和软骨下骨构成，在细胞表型、细胞外基质组成和机械性能方面具有不同的生物学性能。目前应用组织工程学支架治疗骨软骨缺损时，通常通过植入模拟天然骨软骨复合体的的双层预制支架来促进骨与软骨组织的修复。该方法存在一定的限制性，植入双层预制支架是一种侵入性手术，存在潜在的局部组织损伤、术后并发症、恢复时间长和患者不适的风险。作为一种替代方案，可注射粘合剂与双层预制支架相比有着以下有点：1、微创性：可通过注射的方式完成修复；2、全面性：对深层区域的良好修复；3、高可塑性：可满足不同形状的骨软骨缺损修复需求。
[0003]目前胶原蛋白、明胶和海藻酸盐等水凝胶因为具有出色的可注射性和生物相容性以及负载生物分子(例如生长因子)的能力，已被用作可注射粘合剂。但是水凝胶粘合剂的高亲水性可能导致注射溢出或无法填充指定的缺损区域，会影响注射后修复区域覆盖的完整性。同时手术过程中液体压力环境，会导致水凝胶粘合剂的移位和生物分子的急剧释放，这些缺点限制水凝胶粘合剂在液体环境下的应用。因此，液体疏水材料作为可注射粘合剂受到了关注，包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚富马酸丙二醇酯、聚癸二酸甘油酯和聚酸酐等。当这些材料原位制造成双层结构时，它们的交联过程中会产生大量的热量，从而损害它们的生物相容性和封装生物活性分子的能力，同时需要较长的交联时间。并且，这些支架都缺乏强的界面粘合而易导致分层，或需要额外的胶水进行粘连，限制了其在手术中的应用。从利于手术操作的角度来看，可注射的疏水材料可以在水下快速交联，形成具有强界面结合的仿生各向异性双层结构，并允许生长因子长期释放，有利与骨软骨损失的修复。
[0004]综上，现有骨软骨修复材料存在着各种缺陷，亟待研发一种新型的双层骨软骨支架材料。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种双层骨软骨支架材料及其制备方法与应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术实施例提供一种双层骨软骨支架材料，所述支架材料包括软骨相和软骨下骨相；
[0008]构成所述软骨相的可光交联的P
m
L
n
DMA；以及
[0009]构成所述软骨下骨相的P
m
L
n
DMA/MH纳米复合材料；
[0010]其中，P为聚丙二醇；m为聚丙二醇内单体的个数；L为聚乳酸；n为单体内聚乳酸的个数；DMA为二甲基丙烯酸酯，MH为甲基丙烯酸化羟基磷灰石。
[0011]本专利技术的一个实施例中，所述可光交联的P
m
L
n
DMA是通过P
m
L
n
DMA、甲基丙烯酸羟乙
酯和光引发剂混合制得。
[0012]本专利技术的一个实施例中，所述可光交联的P
m
L
n
DMA中，各组分的质量百分数为：P
m
L
n
DMA 90wt％、甲基丙烯酸羟乙酯9wt％和光引发剂819 1wt％。
[0013]本专利技术的一个实施例中，所述支架材料还包括TGF
‑
β1和/或BMP
‑
2。
[0014]本专利技术的一个实施例中，所述P
m
L
n
DMA/MH纳米复合材料是将P
m
L
n
DMA与不同浓度甲基丙烯酸羟乙酯功能化纳米羟基磷灰石混合制得。
[0015]本专利技术的一个实施例中，所述P
m
L
n
DMA为P7L4DMA、P7L2DMA、P
17
L2DMA、P
17
L4DMA、P
34
L2DMA、P
34
L4DMA、P
68
L2DMA或P
68
L4DMA。
[0016]本专利技术另一方面还提供一种制备所述的双层骨软骨支架材料的方法，所述方法包括：
[0017]将所述可光交联的P
m
L
n
DMA和P
m
L
n
DMA/MH纳米复合材料经光聚合反应得到所述双层骨软骨支架材料。
[0018]本专利技术的一个实施例中，所述光聚合反应在液体环境中进行固化交联形成双层骨软骨支架材料。
[0019]本专利技术的一个实施例中，所述方法还包括将不同浓度生长因子加入到所述可光交联的P
m
L
n
DMA
[0020]和/或将生长因子加入到所述不同浓度的P
m
L
n
DMA/MH纳米复合材料中；
[0021]所述生长因子为TGF
‑
β1和/或BMP
‑
2。
[0022]上述所述双层骨软骨支架材料在制备治疗或修复软骨损伤或美容产品中的应用，也属于本专利技术的保护范围。
[0023]本专利技术中，在骨软骨重建修复过程中，可调控的材料机械性能不仅有助于手术中的操作性，而且还有利于调控自身细胞的修复性能。已有研究证实生物材料的力学性能可以调控间充质干细胞的成骨、成软骨分化。当细胞外机制的力学性能与天然组织相匹配时，可引导间充质干细胞的分化，例如天然软骨1
‑
10MPa的弹性模量可以诱导软骨分化，骨组织100
‑
1000MPa可以诱导成骨分化。除了生物物理刺激，生长因子也可以作为重要的生化刺激来调节骨软骨微环境，刺激软骨和骨修复。
[0024]例如，转化生长因子
‑
β1(TGF
‑
β1)在抑制早期炎症(炎症可能导致骨/软骨变性)、减弱破骨细胞生成和增强软骨形成方面起着重要作用。此外，骨形态发生蛋白
‑
2(BMP
‑
2)是唯一经FDA批准的成骨生长因子，它通过上调Smad途径成为成骨的重要调节因子。因此，具备与天然组织匹配具有物理化学刺激能力的粘合剂，可以引导间充质干细胞向骨、软骨分化，有利于骨软骨损伤的修复。据此，本专利技术开发可注射的疏水双层骨软骨支架材料，它可以在水中快速实施，并通过紫外光交联，形成各向异性的双层结构，具有良好的界面结合力，形成与天然骨软骨类似的双层结构，并可长效释放目标生长因子，通过物化化学双重刺激调控骨软骨损伤的修复。
[0025]由于材料的疏水性，发现这两个相可以被限制在缺损部位，而不会在体液中分散。经过紫外光照射，可光交联的P
m
L
n
DMA和P
m
L
n
DMA/nHAMA纳米复合材料可以作为粘合剂，该粘合剂可以在200秒内交联固化，形成双层骨软骨支架材料。由于P
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层骨软骨支架材料，其特征在于，所述支架材料包括软骨相和软骨下骨相；构成所述软骨相的可光交联的P
m
L
n
DMA；以及构成所述软骨下骨相的P
m
L
n
DMA/MH纳米复合材料；其中，P为聚丙二醇；m为聚丙二醇内单体的个数；L为聚乳酸；n为单体内聚乳酸的个数；DMA为二甲基丙烯酸酯，MH为甲基丙烯酸化羟基磷灰石。2.如权利要求1所述的双层骨软骨支架材料，其特征在于，所述可光交联的P
m
L
n
DMA是通过P
m
L
n
DMA、甲基丙烯酸羟乙酯和光引发剂混合制得。3.如权利要求2所述的双层骨软骨支架材料，其特征在于，所述可光交联的P
m
L
n
DMA中，各组分的质量百分数为：P
m
L
n
DMA 90wt％、甲基丙烯酸羟乙酯9wt％和光引发剂819 1wt％。4.如权利要求1所述的双层骨软骨支架材料，其特征在于，所述支架材料还包括TGF
‑
β1和/或BMP
‑
2。5.如权利要求1所述的双层骨软骨支架材料，其特征在于，所述P
m
L
n
DMA/MH纳米复合材料是将P
m
L
n
DMA与不同浓度甲基丙烯酸羟乙酯功能化纳米羟基磷灰石混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昕，徐天鹏，杨雨禾，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：