CN112107731A - 一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架及其制备方法 - Google Patents

一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架及其制备方法，属于生物医用材料领域。本发明的双层载药骨软骨水凝胶支架包含甲基丙烯酰化多糖类与蛋白类天然高分子材料、紫外光引发剂、丙烯酰氯改性的环糊精、促骨或软骨分化类药物、金属离子源和种子细胞。本发明制备的骨软骨一体化修复支架具有生物相容性好、易降解、易于塑形等优点；且原材料来源广泛，双层支架间采用化学键连接形成一体化支架，避免了界面层结合不牢的问题；所述骨‑软骨修复支架材料负载促骨或软骨分化类药物，在骨修复层所含金属离子的调节下诱导成骨分化，在软骨修复层诱导软骨分化，从而实现诱导种子细胞向目标组织的分化，可应用于骨软骨组织修复。

Description

一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架及其制备方法，属于生物医用材料领域。
背景技术
关节软骨是一种高度分化的结缔组织，可以承受应力、减缓震荡，并为关节提供低摩擦的环境。但是，肿瘤、感染、创伤和退行性骨关节炎等均可造成关节软骨的缺损，近年来，软骨缺损的发病率逐年增加，由于没有血管和神经，关节软骨一旦发生损伤，其自我修复能力十分有限。骨软骨缺损是由于关节软骨缺损扩展深入到软骨下骨造成的，软骨下骨若没有得到完整的修复，则会转化为整个骨软骨生物力学性能的改变，从而影响软骨修复的效果。对于骨软骨缺损的治疗，关节镜下清创和微骨折是缓解性临床治疗，骨软骨移植和自体软骨细胞植入(ACI)是恢复透明软骨更有效的治疗方法。但由于供体来源有限、两步手术和免疫反应等问题，限制了这些技术的应用。因此，基于组织工程的治疗策略被认为是骨软骨再生的新方案。
根据骨软骨的结构特点，人们相继开发了单相、双相、多相及连续梯度等多种骨软骨支架。成体组织细胞与干细胞也被用于种植在支架内部进行骨软骨方面的体内、体外研究。同时，各种生长因子以及药物也被用于诱导干细胞定向分化，加速骨软骨组织的再生。其中Kartogenin作为一种小分子药物在诱导干细胞向软骨细胞方向分化的研究较多，可通过增强CBFβ细胞核定位,诱导间充质干细胞分化为软骨细胞，并保护关节软骨细胞。由于水凝胶材料的快速降解性导致负载的生长因子或药物释放速度过快，从而使得治疗效果不理想，且现有的大多数支架材料均为体外成型后用于软骨修复，难以满足软骨缺损组织不规则的形态分布，且临床操作上也具有一定的难度。
近年来，单一因素诱导种子细胞向目标组织分化的研究成为生物材料研究领域的一个热点。因此，研制一种具有长效药物缓释的可注射骨软骨修复水凝胶，同时实现单一因素的诱导分化，有望为骨软骨缺损修复提供一种有效的治疗手段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架及其制备方法，该水凝胶支架具有可注射、易成型、能够实现单一因素诱导分化的优点。
本发明解决上述技术问题所采用的方案是：
一种双层载药骨软骨修复水凝胶支架，包括一体化的软骨修护层与骨修复层，所述软骨修复层与骨修复层均采用双键改性的多糖类和/或蛋白类高分子作为水凝胶基质。
优选地，所述骨修复层中含有丙烯酰化环糊精、促成骨分化药物、金属离子源和种子细胞；所述软骨修复层中含有丙烯酰化环糊精、促软骨分化药物和种子细胞。
优选地，所述水凝胶基质为甲基丙烯酸酐改性的多糖类与蛋白类天然高分子材料；所述多糖类高分子为明胶、海藻酸钠、透明质酸、纤维素、细菌纤维素、壳聚糖中的一种或多种的组合；所述蛋白类高分子为胶原蛋白、纤维蛋白、丝素蛋白中的一种或多种的组合。
优选地，所述金属离子源为磷酸三钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、磷灰石、硫酸钙、硅酸钙、碳酸钙、柠檬酸钙、硬硅钙石、硅酸钙、白磷钙石、磷酸三镁、磷酸氢镁、锶掺杂磷灰石、Fe3O4、钽纳米粒、CeO2、TiO2纳米粒中的一种或多种的组合。
优选地，所述促软骨分化药物选自kartogenin、硫酸软骨素、硫酸氨基葡萄糖、雷尼酸锶中的一种或两种的组合，所述促成骨分化药物选自kartogenin、阿仑膦酸钠、褪黑素、雷尼酸锶中的一种或两种的组合。
优选地，所述种子细胞包括人骨髓间充质干细胞、软骨细胞、成骨细胞，兔骨髓间充质干细胞、软骨细胞、成骨细胞，大鼠骨髓间充质干细胞、软骨细胞、成骨细胞中的一种或多种的组合。
优选地，所述软骨修复层的厚度为0.1mm～5.0mm，所述骨修复层的厚度为0.1mm～5.0mm。
本发明的另一目的是提供上述的双层载药骨软骨修复水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制骨修复层凝胶前驱体，将水凝胶基质高分子、促成骨分化药物、丙烯酰氯改性环糊精、光引发剂与金属离子源与水混合，加入种子细胞混合均匀，得到骨修复层凝胶前驱体；
(2)配制软骨修复层凝胶前驱体，将水凝胶基质高分子、促软骨分化药物、丙烯酰氯改性环糊精、光引发剂与水混合，加入种子细胞混合均匀，得到软骨修复层凝胶前驱体；
(3)骨软骨一体化修复支架的制备，取骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，光照成型后得到骨修复层，在所得骨修复层的表面注入软骨修复层凝胶前驱体继续光照，使软骨修复层成型，得到一体化的修复支架。
优选地，所述骨修复层中的组分和比例为水凝胶基质5～15％、丙烯酰化环糊精5％～10％、光引发剂0.01％～0.5％、促成骨分化药物2.5～10％、金属离子源0.5％～2％、种子细胞0～108/ml，余量为水；所述软骨修复层中的组分和比例为水凝胶基质5～15％、丙烯酰氯改性环糊精5％～10％、光引发剂0.01％～0.5％、促软骨分化药物2.5～10％、种子细胞0～108/ml，余量为水。
优选地，所述光引发剂为2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种的组合。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明通过侧链甲基丙烯酸的紫外光聚合效应快速交联形成一体化水凝胶，所得水凝胶支架具有良好的可注射性，能够通过光固化的方式快速交联成型，很好地解决了缺损部位的不规则填充的问题，此外能够建立药物长效缓释体系实现药物长期释放，满足骨软骨诱导分化的长期修复过程。
2)本发明采用的水凝胶支架的两层结构采用同样的双键改性的天然高分子材料，层与层之间具有良好的界面连接性。
3)本发明在骨修复层以及软骨修复层分别负载不同的分化药物，同时在骨修复层引入具有成骨、成血管活性的金属离子，赋予材料诱导分化能力的同时提高了材料的力学强度。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的骨软骨一体化修复支架；
图2为本发明实施例1制备的骨软骨修复支架的SEM图片，其中左图为软骨修复层，右图为骨修复层；
图3为本发明实施例1制备的骨软骨修复支架的长效药物缓释结果；
图4为本发明实施例1中骨修复层体外培养七天后干细胞向成骨分化的体外表征结果，其中上排三组为实施例1的平行样，下排三组为未加KGN的平行样。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制骨修复层凝胶前驱体，配制含有LAP(苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐)的PBS溶液，将KGN(kartogenin)与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述PBS溶液中，将甲基丙烯酰化明胶，与甲基丙烯酰化海藻酸钠均匀溶解在上述PBS溶液中，加入α-TCP(α-磷酸三钙)分散均匀，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得前驱体溶液中LAP的质量分数为0.05％，KGN与丙烯酰化环糊精的浓度为1uM，甲基丙烯酰化海藻酸钠的质量分数2％、甲基丙烯酰化明胶的质量分数3％，α-TCP的质量分数0.5％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(2)配制软骨修复层凝胶前驱体，配制含有LAP的PBS溶液，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述PBS溶液中，将甲基丙烯酰化明胶，与甲基丙烯酰化海藻酸钠均匀溶解在上述PBS溶液中，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得前驱体溶液中LAP的质量分数为0.05％，KGN与丙烯酰化环糊精的浓度为200uM，甲基丙烯酰化海藻酸钠的质量分数2％、甲基丙烯酰化明胶的质量分数3％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(3)骨软骨一体化修复支架的制备，取骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，厚度为2.5mm，405nm光源照射0.5min后，取软骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内骨修复层表面，厚度为2.5mm，405nm光源照射1min形成骨软骨一体化修复支架。
本实施例制备的骨软骨修复水凝胶支架具有良好的可注射性，药物长效缓释特性，支架具有一定的力学强度，孔径在100～300um之间，有利于细胞的营养交换等。
对得到的水凝胶支架进行体外3D培养，切片染色检测软骨分化和成骨分化的表达，结果显示骨修复层和软骨修复层中分别检测到种子细胞向成骨细胞和软骨细胞方向分化，表明支架材料具有一定的定向诱导分化的作用。图4是本实施例得到的水凝胶支架体外培养7d后骨修复层的ALP染色结果，其中上排三组为本实施例的平行样，下排三组为未KGN的平行样，可见未加药的对照组ALP表达较少，成骨细胞分化能力较差。
实施例2
一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制骨修复层凝胶前驱体，配制含有LAP的PBS中，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述PBS溶液中，将甲基丙烯酰化透明质酸，与甲基丙烯酰化丝素蛋白均匀溶解在上述溶液中，加入羟基磷灰石分散均匀，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得前驱体溶液中LAP的质量分数为0.01％，KGN与丙烯酰化环糊精的浓度为1uM，甲基丙烯酰化透明质酸的质量分数4％、甲基丙烯酰化丝素蛋白的质量分数1％，羟基磷灰石的质量分数为1％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(2)配制软骨修复层凝胶前驱体，配制含有LAP的PBS中，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述溶液中，将甲基丙烯酰化透明质酸，与甲基丙烯酰化丝素蛋白均匀溶解在上述溶液中，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得前驱体溶液中LAP的质量分数为0.01％，KGN与丙烯酰化环糊精的浓度为200uM，甲基丙烯酰化透明质酸的质量分数3％、甲基丙烯酰化丝素蛋白的质量分数2％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(3)骨软骨一体化修复支架的制备，取骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，厚度为2.5mm，405nm光源照射0.5min后，取软骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内骨修复层表面，厚度为2.5mm，405nm光源照射1min形成骨软骨一体化修复支架。
对得到的水凝胶支架进行体外3D培养，切片染色检测软骨分化和成骨分化的表达，结果显示骨修复层和软骨修复层中分别检测到种子细胞向成骨细胞和软骨细胞方向分化，表明支架材料具有一定的定向诱导分化的作用。
实施例3
一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制骨修复层凝胶前驱体，配制含有Irgacure2959(2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮)的PBS溶液，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述PBS溶液中，将甲基丙烯酰化壳聚糖，与甲基丙烯酰化胶原蛋白均匀溶解在上述PBS溶液中，加入β-TCP(β-磷酸三钙)分散均匀，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得的前驱体溶液中，Irgacure2959的质量分数为0.5％，KGN与丙烯酰化环糊精的摩尔浓度为1uM，甲基丙烯酰化壳聚糖的质量分数为3％，甲基丙烯酰化胶原蛋白的质量分数为2％，β-TCP的质量分数为2％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(2)配制软骨修复层凝胶前驱体，配制含有Irgacure2959的PBS溶液，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述PBS溶液中，将甲基丙烯酰化壳聚糖，与甲基丙烯酰化海藻酸钠均匀溶解在上述PBS溶液中，加入108/ml大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得的前驱体溶液中，Irgacure2959的质量分数为0.5％，KGN与丙烯酰化环糊精的摩尔浓度为120uM，甲基丙烯酰化壳聚糖的质量分数为4％，甲基丙烯酰化海藻酸钠的质量分数为1％，β-TCP的质量分数为2％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(3)骨软骨一体化修复支架的制备，取骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，厚度为2.5mm，365nm光源照射1min后，取软骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，厚度为2.5mm，365nm光源照射3min形成骨软骨一体化修复支架。
对得到的水凝胶支架进行体外3D培养，切片染色检测软骨分化和成骨分化的表达，结果显示骨修复层和软骨修复层中分别检测到种子细胞向成骨细胞和软骨细胞方向分化，表明支架材料具有一定的定向诱导分化的作用。
实施例4
一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制骨修复层凝胶前驱体，配制含有Irgacure2959的细胞培养基，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述培养基中，将甲基丙烯酰化纤维素，与甲基丙烯酰化纤维蛋白均匀溶解在上述溶液中，加入硅酸钙分散均匀，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得前驱体溶液中，Irgacure2959的质量分数为0.1％，KGN与丙烯酰化环糊精摩尔浓度为1uM，甲基丙烯酰化纤维素的质量分数为3％，甲基丙烯酰化纤维蛋白的质量分数为5％，硅酸钙的质量分数为0.8％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(2)配制软骨修复层凝胶前驱体，配制含有Irgacure2959的细胞培养基溶液，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述溶液中，将甲基丙烯酰化纤维素，与甲基丙烯酰化海藻酸钠均匀溶解在上述溶液中，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得前驱体溶液中，Irgacure2959的质量分数为0.1％，KGN与丙烯酰化环糊精摩尔浓度为120uM，甲基丙烯酰化纤维素的质量分数为4％，甲基丙烯酰化海藻酸钠的质量分数为2％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(3)骨软骨一体化修复支架的制备，取骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，厚度为2.5mm，365nm光源照射1min后，取软骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，厚度为2.5mm，365nm光源照射3min形成骨软骨一体化修复支架。
对得到的水凝胶支架进行体外3D培养，切片染色检测软骨分化和成骨分化的表达，结果显示骨修复层和软骨修复层中分别检测到种子细胞向成骨细胞和软骨细胞方向分化，表明支架材料具有一定的定向诱导分化的作用。
实施例5
一种可注射双层载药骨软骨修复水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制骨修复层凝胶前驱体，配制含有光引发剂819(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)的细胞培养基，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述培养基中，将甲基丙烯酰化明胶，与甲基丙烯酰化丝素蛋白均匀溶解在上述溶液中，加入碳酸钙分散均匀，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，得到的前驱体溶液中，光引发剂819的质量分数为0.1％，KGN与丙烯酰化环糊精的摩尔浓度为1uM，甲基丙烯酰化明胶的质量分数为5％，甲基丙烯酰化丝素蛋白的质量分数为5％，碳酸钙的质量分数为1.5％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为106/ml。
(2)配制软骨修复层凝胶前驱体，配制含有0.1％光引发剂819的细胞培养基溶液，将120uM KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述溶液中，将5％甲基丙烯酰化明胶，与5％的甲基丙烯酰化丝素蛋白均匀溶解在上述溶液中，加入108/ml大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，得到的前驱体溶液中，光引发剂819的质量分数为0.1％，KGN与丙烯酰化环糊精的摩尔浓度为120uM，甲基丙烯酰化明胶的质量分数为5％，甲基丙烯酰化丝素蛋白的质量分数为5％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(3)骨软骨一体化修复支架的制备，取骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，厚度为2.5mm，365nm光源照射0.5min后，取软骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内骨修复层表面，厚度为2.5mm，365nm光源照射2min形成骨软骨一体化修复支架。
对得到的水凝胶支架进行体外3D培养，切片染色检测软骨分化和成骨分化的表达，结果显示骨修复层和软骨修复层中分别检测到种子细胞向成骨细胞和软骨细胞方向分化，表明支架材料具有一定的定向诱导分化的作用。
实施例6
一种可注射双层载药骨-软骨修复水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制骨修复层凝胶前驱体，配制含有LAP的PBS溶液中，将KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述溶液中，将甲基丙烯酰化明胶，与甲基丙烯酰化丝素蛋白均匀溶解在上述溶液中，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得到的的前驱体溶液中，LAP的质量分数为0.05％，KGN与丙烯酰化环糊精的摩尔浓度为1uM，甲基丙烯酰化明胶的质量分数为5％，甲基丙烯酰化丝素蛋白的质量分数为0.5％，柠檬酸钙的质量分数为1％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(2)配制软骨修复层凝胶前驱体，配制含有0.05％LAP的PBS溶液，将120uM KGN与丙烯酰化环糊精等摩尔比溶解在上述溶液中，将5％甲基丙烯酰化明胶，与5％的甲基丙烯酰化丝素蛋白均匀溶解在上述溶液中，加入大鼠骨髓间充质干细胞均匀混合后避光保存待用，所得到的的前驱体溶液中，LAP的质量分数为0.05％，KGN与丙烯酰化环糊精的摩尔浓度为120uM，甲基丙烯酰化明胶的质量分数为5％，甲基丙烯酰化丝素蛋白的质量分数为0.5％，大鼠骨髓间充质干细胞的浓度为108/ml。
(3)骨软骨一体化修复支架的制备，取骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，厚度为2.5mm，405nm光源照射0.5min后，取软骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内骨修复层表面，厚度为2.5mm，405nm光源照射2min形成骨软骨一体化修复支架。
对得到的水凝胶支架进行体外3D培养，切片染色检测软骨分化和成骨分化的表达，结果显示无金属离子存在下成骨分化能力有限，相关基因表达量均低于含离子组。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双层载药骨软骨修复水凝胶支架，其特征在于，包括一体化的软骨修护层与骨修复层，所述软骨修复层与骨修复层均采用双键改性的多糖类和/或蛋白类高分子作为水凝胶基质。
2.根据权利要求1所述的双层载药骨软骨修复水凝胶支架，其特征在于，所述骨修复层中含有丙烯酰化环糊精、促成骨分化药物、金属离子源和种子细胞；所述软骨修复层中含有丙烯酰化环糊精、促软骨分化药物和种子细胞。
3.根据权利要求1所述的双层载药骨软骨修复水凝胶支架，其特征在于，所述水凝胶基质为甲基丙烯酸酐改性的多糖类与蛋白类天然高分子材料；所述多糖类高分子为明胶、海藻酸钠、透明质酸、纤维素、细菌纤维素、壳聚糖中的一种或多种的组合；所述蛋白类高分子为胶原蛋白、纤维蛋白、丝素蛋白中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求2所述的双层载药骨软骨修复水凝胶支架，其特征在于，所述金属离子源为磷酸三钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、磷灰石、硫酸钙、硅酸钙、碳酸钙、柠檬酸钙、硬硅钙石、硅酸钙、白磷钙石、磷酸三镁、磷酸氢镁、锶掺杂磷灰石、Fe3O4、钽纳米粒、CeO2、TiO2纳米粒中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求2所述的双层载药骨软骨修复水凝胶支架，其特征在于，所述促软骨分化药物选自kartogenin、硫酸软骨素、硫酸氨基葡萄糖、雷尼酸锶中的一种或两种的组合，所述促成骨分化药物选自kartogenin、阿仑膦酸钠、褪黑素、雷尼酸锶中的一种或两种的组合。
6.根据权利要求2所述的双层载药骨软骨修复水凝胶支架，其特征在于，所述种子细胞包括人骨髓间充质干细胞、软骨细胞、成骨细胞，兔骨髓间充质干细胞、软骨细胞、成骨细胞，大鼠骨髓间充质干细胞、软骨细胞、成骨细胞中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的双层载药骨软骨修复水凝胶支架，其特征在于，所述软骨修复层的厚度为0.1mm～5.0mm，所述骨修复层的厚度为0.1mm～5.0mm。
8.根据权利要求1～7任一项所述的双层载药骨软骨修复水凝胶支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制骨修复层凝胶前驱体，将水凝胶基质高分子、促成骨分化药物、丙烯酰氯改性环糊精、光引发剂与金属离子源与水混合，加入种子细胞混合均匀，得到骨修复层凝胶前驱体；
(2)配制软骨修复层凝胶前驱体，将水凝胶基质高分子、促软骨分化药物、丙烯酰氯改性环糊精、光引发剂与水混合，加入种子细胞混合均匀，得到软骨修复层凝胶前驱体；
(3)骨软骨一体化修复支架的制备，取骨修复层凝胶前驱体注入模具或待修复的目标区域内，光照成型后得到骨修复层，在所得骨修复层的表面注入软骨修复层凝胶前驱体继续光照，使软骨修复层成型，得到一体化的修复支架。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述骨修复层中的组分和比例为水凝胶基质5～15％、丙烯酰化环糊精5％～10％、光引发剂0.01％～0.5％、促成骨分化药物2.5～10％、金属离子源0.5％～2％、种子细胞0～108/ml，余量为水；所述软骨修复层中的组分和比例为水凝胶基质5～15％、丙烯酰氯改性环糊精5％～10％、光引发剂0.01％～0.5％、促软骨分化药物2.5～10％、种子细胞0～108/ml，余量为水。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种的组合。
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