【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学组织工程，具体地，属于骨-软骨组织修复材料，更具体地，涉及一种双相仿生软骨-骨一体化支架材料及其制备方法、应用。
技术介绍
1、骨关节炎是最普遍的慢性关节疾病，它的主要特征是关节软骨的进行性退化，往往累及软骨下骨。由于软骨、骨再生微环境已严重破坏，关节软骨在体内的再生能力极低，损伤后无法自愈，给患者带来巨大的伤痛困扰。因此，如何有效地修复关节软骨缺损一直是外科治疗的研究重点。目前，采用自体组织移植、异体组织移植、人工材料移植等传统治疗手段进行关节软骨的修复，存在创伤大(自体组织)、免疫排斥(异体组织)、缺乏生物学功能及异物排斥(人工材料)等弊端。而如何综合克服上述弊端，实现永久性生理功能重建，一直是科研学者长期探索的医学难题。
2、近年来，基于干细胞与支架材料的生物关节再生技术逐渐受到了人们的关注，其利用自体来源细胞，体外构建为形态可控的活体组织，然后植入生物体进行创伤修复。该技术在进行活体组织植入时引起的创伤小、可控性高，已成为关节损伤治疗的新方向。
3、干细胞负载的支架材料经体外软骨诱导后植入体内不仅能够促进软骨再生，且可通过局部血管长入使其内化为骨组织。尽管如此，目前生物关节再生技术仅在活体骨、软骨组织构建上取得了突破性的效果，而骨-软骨一体化的生物活体关节支架材料构建仍存在较大的技术瓶颈有待突破。例如，目前对于双相仿生支架的策略尚未完善，现有的支架策略往往是采用水凝胶类材料组成上下两层，上层为软骨层，下层为骨层。并且，对于双相支架的构建策略，目前主要是通过3d打印或者冷冻干燥
4、因此，如何构建一种能够避免界面断层问题，还能够有效诱导预软骨的骨再生，并保证移植后软骨表型维持和软骨再生稳定性的新型支架材料，以有效应用于骨-软骨复合缺损修复的组织工程领域，成为本专利技术亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的之一是提供一种双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其首先通过一体化的设计避免了目前双相仿生支架界面断层的问题。此外，本专利技术通过设计基于脱钙骨框架的双相仿生支架，并与预软骨诱导后的预软骨化水凝胶微球共同促进骨软骨缺损的修复。本专利技术的双相仿生软骨-骨一体化支架材料中，通过调控区域血管化的方式在上层(软骨层)释放阿西替尼抑制软骨层血管化来维持预软骨化水凝胶微球的稳定软骨再生，在下层通过促进软骨内骨化的方式诱导预软骨化水凝胶微球的骨再生，有效促进了骨软骨一体化再生与修复。
2、本专利技术的目的之二是提供上述双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法。
3、此外，本专利技术的目的之三是提供上述双相仿生软骨-骨一体化支架材料的应用。
4、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
5、一种双相仿生软骨-骨一体化支架材料，是将预软骨化水凝胶微球注射到双相仿生支架中制备得到；
6、所述预软骨化水凝胶微球的制备过程是：将gelma水凝胶微球与骨髓间充质干细胞进行共培养，然后进行体外预软骨诱导培养，得到预软骨化水凝胶微球；
7、所述双相仿生支架制备时，是以松质骨为支架基质，将松质骨划分为上、下两层，然后对松质骨上层和下层进行分层脱钙处理，得到上层完全脱钙、下层半脱钙的双相脱钙骨支架；进一步对所述双相脱钙骨支架的上层进行阿西替尼修饰，得到双相仿生支架；
8、所述双相仿生支架包括上层和下层，且为一体化支架材料；双相仿生支架中，上层为完全脱钙且负载阿西替尼的骨材料，下层为半脱钙的骨材料。
9、本专利技术提供的双相仿生软骨-骨一体化支架材料，将预软骨化水凝胶微球注射到分层脱钙且经过阿西替尼修饰的双相仿生支架上制备得到。该一体化支架中，上层负载抑制血管生成的药物阿西替尼作为软骨层，下层为完全脱钙的脱钙骨支架。具有该结构的一体化支架材料能够通过区域血管形成调控的方式，在上层促进稳定软骨生成，在下层促进预软骨化水凝胶微球形成的软骨再生单元内化为骨组织，有效促进了骨软骨一体化再生与修复，具有广阔的临床应用前景。
10、作为进一步优选的方案，对所述双相脱钙骨支架的上层进行阿西替尼修饰时，先在双相脱钙骨支架上层进行聚多巴胺桥接，然后再修饰阿西替尼；通过阿西替尼修饰，以实现区域血管化的调控。本专利技术通过分层脱钙和区域药物负载的方式，有效保留了天然松质骨的多孔结构、良好的生物可降解性以及与天然骨软骨组织相似的力学性能和微环境，能够通过调控区域血管化的方式实现骨软骨复合缺损的修复。
11、本专利技术对于松质骨的种类不进行特别的限定，本领域技术人员可以选择生物组织工程支架领域常规的大型动物的松质骨材料即可。作为进一步优选的方案，所述松质骨选自猪松质骨、牛松质骨、羊松质骨、人松质骨中的一种。
12、松质骨具有天然的多孔结构，本专利技术进行分层脱钙处理后得到的双相仿生支架也具有多孔结构。作为优选的方案，所述双相仿生支架为多孔材料，多孔材料的孔径为300-400μm。具体该孔径范围的双相仿生支架，能够为预软骨化水凝胶微球提供足够的容纳空间。
13、gelma水凝胶微球具有良好的光固化性能，能够满足生物支架材料的制备需求。作为进一步优选的方案，所述gelma水凝胶微球的直径为80～120μm。
14、上述双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法，包括以下步骤：
15、(1)以松质骨作为支架基质，先对松质骨进行预处理，然后将松质骨划分为上、下两层，对松质骨上层和下层进行分层脱钙处理，得到上层完全脱钙、下层半脱钙的双相脱钙骨支架；该双相脱钙骨支架为具有不同基质刚度的双相脱钙骨支架；
16、将所述双相脱钙骨支架的下层进行包埋，然后采用聚多巴胺对双相脱钙骨支架进行桥接，再采用阿西替尼溶液进行浸泡处理，实现阿西替尼在双相脱钙骨支架上层的修饰，得到所述双相仿生支架；
17、(2)将gelma水凝胶微球与骨髓间充质干细胞进行共培养，得到表面负载有骨髓间充质干细胞的水凝胶微球，然后进行预软骨诱导，得到预软骨化水凝胶微球；
18、(3)将步骤(2)制备得到的预软骨化水凝胶微球以微注射的方式注入到步骤(1)制得的双相仿生支架的孔隙中，通过反复注射保证预软骨化水凝胶微球与双相仿生支架的有效结合，直至双相仿生支架中完全填充预软骨化水凝胶微球，即得所述双相仿生软骨-骨一体化支架材料；其中，步骤一和步骤二不区分先后顺序。
19、本专利技术提供的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法，通过分层脱钙和多巴胺桥接抑制血管化的药物阿西替尼，得到上层完全脱钙及阿西替尼修饰、下层半脱钙的双相仿生支架。同时，将骨髓间充质干细胞负载到水凝胶微球上，并在体外培养成为一种预本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其特征在于，所述双相仿生软骨-骨一体化支架材料是将预软骨化水凝胶微球注射到双相仿生支架中制备得到；
2.根据权利要求1所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其特征在于，对所述双相脱钙骨支架的上层进行阿西替尼修饰时，先在双相脱钙骨支架的上层进行聚多巴胺桥接，然后再修饰阿西替尼；通过阿西替尼修饰，以实现区域血管化的调控。
3.根据权利要求1所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其特征在于，所述松质骨选自猪松质骨、牛松质骨、羊松质骨、人松质骨中的一种。
4.根据权利要求1所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其特征在于，所述双相仿生支架为多孔材料，多孔材料的孔径为300-400μm；所述GelMA水凝胶微球的直径为80～120μm。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理是对松质骨依次进行脱细胞、脱脂、DNA酶处理。p>
7.根据权利要求5所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，松质骨划分后的上层、下层的高度比为1∶3～10；所述分层脱钙处理是：将松质骨下层进行石蜡包埋，然后置于脱钙液中脱钙处理3-5天，再去除下层包埋的石蜡，再次放在脱钙液中脱钙处理1-2天，最后清洗、冷冻干燥，得到上层完全脱钙、下层半脱钙的双相脱钙骨支架。
8.根据权利要求5所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预软骨诱导的时间为25～30天。
9.一种如权利要求1～4任一项所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的应用，其特征在于，在制备用于骨-软骨复合缺损修复的组织工程支架材料中的应用。
10.一种如权利要求9所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的应用，其特征在于，所述双相仿生软骨-骨一体化支架材料通过区域调控血管化和软骨内骨化，使得骨-软骨协同再生，以实现骨-软骨复合缺损的修复。
...【技术特征摘要】
1.一种双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其特征在于，所述双相仿生软骨-骨一体化支架材料是将预软骨化水凝胶微球注射到双相仿生支架中制备得到；
2.根据权利要求1所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其特征在于，对所述双相脱钙骨支架的上层进行阿西替尼修饰时，先在双相脱钙骨支架的上层进行聚多巴胺桥接，然后再修饰阿西替尼；通过阿西替尼修饰，以实现区域血管化的调控。
3.根据权利要求1所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其特征在于，所述松质骨选自猪松质骨、牛松质骨、羊松质骨、人松质骨中的一种。
4.根据权利要求1所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料，其特征在于，所述双相仿生支架为多孔材料，多孔材料的孔径为300-400μm；所述gelma水凝胶微球的直径为80～120μm。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的双相仿生软骨-骨一体化支架材料的制备方法，其特征在于，步骤(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：任文杰，梁卓，王卫云，樊振林，郭学强，钱庄，申亚萍，宋文娟，潘晴晴，薛飞，
申请(专利权)人：新乡医学院，
类型：发明
国别省市：
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