CN1792350A - 带人工软骨结构的复合人工关节体 - Google Patents

带人工软骨结构的复合人工关节体 Download PDF

Info

Publication number
CN1792350A
CN1792350A CN 200510022493 CN200510022493A CN1792350A CN 1792350 A CN1792350 A CN 1792350A CN 200510022493 CN200510022493 CN 200510022493 CN 200510022493 A CN200510022493 A CN 200510022493A CN 1792350 A CN1792350 A CN 1792350A
Authority
CN
China
Prior art keywords
artificial
support unit
compound
joint body
mechanics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200510022493
Other languages
English (en)
Other versions
CN100486543C (zh
Inventor
李玉宝
张利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CNB200510022493XA priority Critical patent/CN100486543C/zh
Publication of CN1792350A publication Critical patent/CN1792350A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100486543C publication Critical patent/CN100486543C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

带人工软骨结构的复合人工关节体,在一个力学支撑单元上与相对关节面的对磨配合端设置有聚乙烯醇水凝胶人工软骨结构层,与之相对的力学支撑单元与基底骨的连接端设置有至少一个固定凸结构。该力学支撑单元可采用为纳米羟基磷灰石/医用高分子材料和/或具有孔隙的支架型力学支撑结构的复合材料结构体,其中充填有载生长因子的壳聚糖海绵体。聚乙烯醇水凝胶人工软骨层可以采用含水率为80wt%~90wt%,厚度0.5~7mm聚乙烯醇水凝胶材料。在植入初期该复合人工关节体可通过固定凸结构与基底骨牢固机械嵌合而赋予植入体即刻的稳定性,并随诱导或促进基底骨组织的长入而逐渐实现其间的机械互锁和生物型牢固固定,且随植入时间的延长而愈益稳固。

Description

带人工软骨结构的复合人工关节体
技术领域
本发明涉及的是一种带人工软骨结构的复合人工关节体,可作为关节软骨损伤或病变修复人工植入体。
背景技术
关节软骨损伤和病变是临床骨科的常见疾病,由于关节软骨是无血运和单一的结缔组织,其自身修复能力极其有限,一旦发生损伤或病变,很难自愈甚至导致关节损坏,故必须进行软骨替代。
临床上的关节软骨治疗主要通过关节假体——如常用的金属/超高分子量聚乙烯复合组件形式的关节假体置换。目前关节置换的主要缺点,其一,是人工关节使用寿命短。金属与超高分子量聚乙烯配伍很难形成液膜润滑,导致产生过多磨屑,从而引起周围活组织的异物反应并诱导关节假体松动;其二,是手术时必须切除大量健康骨,而这些健康骨在吸震方面起着重要作用。因而对轻、中度骨关节炎患者,可采用人工软骨置换受损软骨,从而保留健康骨;对重度骨关节炎患者,可设计带有软垫(即人工软骨)支撑的新型人工关节以实现有效润滑,减少术后并发症并延长其使用寿命。
根据软骨自身的特点,作为人工软骨替代材料应满足的要求包括:良好的生物力学性能、优良的润滑性和耐磨性、与基底骨牢固的连接性和生物相容性等。目前的软骨替代材料多选用与软骨生物力学性能相近的高弹性材料,如硅橡胶、聚氨酯及聚乙烯醇(PVA)水凝胶等。其中:硅橡胶材料易于磨损,且易吸收体液中的油性物质造成短期老化失效;作为需长期使用的植入材料,聚氨酯的降解性能有待改进。
研究表明,正常的关节软骨是一种液-固相材料,具有双相性,渗透性随负荷变化呈非线性相关,表现为粘弹性。在承重的早期,液膜压是负重的主要形式,使软骨固体基质上的应力降至最低,是对基质的保护。由于关节软骨的固体基质是具有渗透性的柔软组织,水分子可在压力梯度下流动,在持续负重时水分可逐渐被挤出,起润滑作用。PVA水凝胶材料的分子呈网状交联分布,网状结构上结合有PVA分子电离产生的阴性电荷组,水分子散在地充填于网状结构中,具有与关节软骨相类似的液-固相基本结构,都可以被看作是一种两相不相混溶、微观上不可压缩介质的混合物,一相为网状结构的组成物,一相是分布于其中且可以流动的水分子。在载荷作用下,液体也可以渗入和挤出,从材料中挤出的液体被卷吸作为润滑剂。因此,PVA水凝胶可望模拟关节软骨的力学行为,是具有类似天然软骨的含水多微孔和可渗透材料组织,在承受负荷时表现出相似的行为特征。此外,PVA水凝胶还具有良好的生物相容性和生物摩擦学特性以及与关节软骨相似的力学性能,且在体内不发生降解。因而,PVA水凝胶是目前作为人工软骨的首选材料之一。
在实际植入置换过程中,如何将PVA软骨假体稳定地固定于关节软骨缺损部位,至今还是国内外尚未能满意解决的一个问题。目前使用的固定方法有:①机械固定:材料制作时与金属纤维网结合,通过固定金属网来达到对PVA软骨假体的固定。由于金属网缺乏生物活性,不能诱导或促进基底骨的生长或重建,故无法形成生物固定,且频繁使用中金属网的疲劳破坏和腐蚀损坏均会影响其固定和使用效果。②化学固定:用特殊的粘合剂把PVA软骨假体粘接在基底骨上。但因粘合剂缺乏生物活性和骨诱导性及其在体内的老化退变亦无法维持长期牢固固定。
上述较PVA水凝胶人工软骨植入材料尽管能克服金属-超高分子量聚乙烯对关节假体、硅橡胶、聚氨酯关节软垫材料存在的易磨损松动、界面润滑性差和易老化等不足,但其PVA表面光滑,无生物活性,软骨假体与骨基底的结合性能差等,仍是影响其固定和发挥修复功能的问题。
发明内容
鉴于此,本发明将提供一种带人工软骨结构的复合人工关节体,可以满意地解决上述植入假体在关节软骨缺损部位的稳定固定问题。
本发明的带人工软骨结构的复合人工关节体,是在一个力学支撑单元上与相对关节面的对磨配合端设置有聚乙烯醇水凝胶人工软骨结构层,与之相对的力学支撑单元与基底骨的连接端设置有至少一个固定凸结构。
试验结果显示,上述带人工软骨结构的复合人工关节体结构中的该聚乙烯醇(PVA)水凝胶人工软骨层材料的含水率一般可以为80wt%~90wt%,材料层的厚度一般可以在0.5mm~7mm范围内,是根据天然关节软骨的性能指标的一种优化设计。关节体结构中所说的该固定凸结构一般可以为3~6个柱状形式结构,其直径可为2mm~5mm,长度为2mm~10mm。
上述带人工软骨结构的复合人工关节体中所说的该力学支撑单元,除可以采用目前已有报导和/或使用的各种具有相应强度模量的材料外,其中特别推荐使用的,是目前已多有研究和报导的纳米羟基磷灰石/医用高分子材料的复合材料结构体。其中,纳米磷灰石或类骨磷灰石中的钙/磷比例与天然骨磷灰石的钙/磷比例相近,具有理想的生物活性。所说的医用高分子材料可以有较大的选择范围,如包括聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺612、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺1212、聚酰胺46、聚酰胺2、聚谷氨酸、聚谷氨酸/聚谷氨酸乙酯共聚物、聚谷氨酸/聚亮氨酸共聚物、聚-甲基谷氨酸酯/聚β-苄-L-天冬酸酯共聚物、聚羟烷基-L-谷氨酰胺、聚N-酰基-4-羟基脯氨酸酯、聚N-酰基-L-色氨酸酯、胶原、明胶等聚酰胺类成分,和/或包括聚烯烃类、芳香聚酯类、聚氧乙烯、聚乳酸、聚碳酸酯、脂肪族聚酯、纤维素、聚乙烯醇等非聚酰胺高聚物材料中的一种或多种。
作为本发明带人工软骨结构的复合人工关节体中的主体力学支撑单元,优选推荐采用的是纳米羟基磷灰石/聚酰氨6、纳米羟基磷灰石/聚酰氨66、纳米羟基磷灰石/聚乙烯类成分等形式的复合材料。其中,纳米羟基磷灰石微粒一方面作为无机相弥散分布于聚合物基体中起增强作用,另一方面,其较高的表面活性和生物活性以及与天然骨磷灰石在组成和结构上的相似性使之能够与周围骨组织形成直接的骨性结合。聚酰氨6、聚酰氨66及聚乙烯等则均为工程塑料,具有优良的机械性能,且生物相容性良好,在体内引起的异物反应小。研究已证实,上述三类复合材料均具有与人体皮质骨相当的力学强度,临床上可用于人体承重骨缺损的修复。
人工关节软骨植入人体后,其初始的稳固固定对于植入的成功与否至关重要。稳定的植入物—骨界面可使基底骨组织逐渐长入植入物孔隙中,逐渐发生血管化,并形成成熟骨;而如果植入物—骨的界面发生松动或移位,很容易损伤新生骨组织,并妨碍其血管化,骨组织无法正常向假体孔隙中生长,便在界面处形成一纤维结缔组织层,该层逐渐钙化变硬,进一步影响植入物与基底骨之间的界面结合,从而导致植入失败。本发明上述的带人工软骨结构的复合人工关节体的主体力学支撑单元用于与基底骨的连接端设置有一个或多个固定凸结构,如上述的柱、棒等形式的固定凸结构,通过在基底骨上钻出的相应孔,即可将固定凸结构插入其中,起到初始稳固固定的作用。之后,随着时间的延长,骨组织的逐渐长入并发生血管化,即可形成成熟骨,实现植入的假体与基底骨之间牢固的生物型结合,且植入时间愈久结合也将越稳固。
骨再生的必要条件包括成骨细胞、局部的血运及成骨诱导因子等。其中成骨细胞可以由局部间叶组织中的可分化细胞转化而来,而主体力学支撑单元中如能具有较充分的三维贯通孔隙,则将有利于血管的长入及血运的建立。在不同材料和/或组成形式的主体力学支撑单元中,虽多能存在有相应的孔隙或缝隙,但在上述结构基础上,将所说的力学支撑单元采用为具有较大、特别是能相互连通的孔隙的支架型力学支撑结构则是更为、且特别理想的。例如,使所说该具有较大孔隙的支架型力学支撑结构形式的力学支撑单元中的孔隙率达到80%~95%、平均孔径为1mm~4mm时,即可以取得十分满意的效果。
在上述的力学支撑单元孔隙中以进一步还充填有载生长因子的壳聚糖海绵体更为理想,特别是采用使该载生长因子的壳聚糖海绵体为具有孔隙率为85%~95%、孔隙尺寸为50~500μm的多孔结构为佳。研究显示,提高壳聚糖海绵体的孔隙率,将有利于新生骨组织及血管组织向其中生长,从而越易于实现生物型牢固固定;孔隙尺寸的大小对于成骨细胞的分化、增殖和生长,以至最后在孔隙中形成新生骨组织和血管都有影响:大于150~500μm的孔隙可利于成骨细胞的生长,小于100μm的孔隙可利于血管的长入及营养物质的输送和代谢废物的排泄。
在上述带人工软骨结构的复合人工关节体结构中,PVA水凝胶的分子链上有大量的羟基基团,能够与主体力学支撑单元中的聚酰胺分子链上的酰胺基团及壳聚糖分子链上的氨基和羟基基团间发生氢键作用,而且PVA水凝胶在力学支撑单元的支架孔隙中还会发生微观机械嵌合作用,二者协同作用的结果将能使得本发明的上述复合人工关节体结构中的PVA水凝胶层与其基底部的力学支撑单元间能够牢固地结合。
附载于上述壳聚糖海绵体上的生长因子即成骨诱导因子,是骨再生的又一必要条件,特别是载体材料在成型过程中如无放热现象则可以保护生长因子的诱导成骨活性不受影响。所说的生长因子可以为骨形态发生蛋白、转化生长因子β、骨生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子等成骨诱导因子中的至少一种,生长因子/壳聚糖的重量比一般在0.5~1/100范围内都是允许的。
骨形态发生蛋白(BMP)具有两种成骨能力:(1)增加类成骨细胞的成骨特性;(2)通过骨原细胞诱导成骨细胞的表型表达。BMP诱导成骨的方式主要是通过软骨内成骨,但也可以膜内化骨方式成骨。
转化生长因子β(TGF-β)可刺激膜间充质细胞增殖、分化,促进成骨和成软骨细胞增殖,刺激I型胶原合成,诱导膜内及软骨内成骨过程,从而促进骨缺损的愈合。
胰岛素样生长因子(IGF)是一个重要的成骨调节因子,它能直接作用于生长激素受体,介导成骨细胞增殖。
碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)可刺激骨组织细胞增殖,促进成骨细胞的分化,增加骨形成;bFGF还可作为一种毛细血管增殖的刺激剂,在刺激毛细血管内皮细胞迁移和增殖的同时,促进纤溶酶原激活物的分泌,降解损伤部位的部分细胞外基质,促进毛细血管向断端及移植物中长入,提供营养、运送钙质,从而促进需要血供的软骨性成骨,加速缺损区的骨化。
骨生长因子(SGF)可刺激成骨细胞增殖及其活性,从而增加骨形成。壳聚糖是一种生物可降解的聚阳离子多糖,生物相容性良好,亲水性强,利于细胞的黏附、分化和增殖;其降解产物呈碱性,可提高细胞的活性;其分子链上的羟基和氨基具有较高的反应活性,能够与蛋白质等生物大分子结合,也可与微量元素(如Zn、Fe、Mn、Ca等)络合,因而壳聚糖海绵体常用作一些生长因子的载体材料。
将载生长因子的壳聚糖海绵体均匀充填于上述主体力学支撑单元的大孔中,一方面,该主体力学支撑单元能赋予复合人工关节软骨假体较高的力学强度,以保证假体植入人体后能够承受该部位的生理载荷作用;而充填于大孔中的载生长因子壳聚糖海绵体则可诱导或促进成骨细胞的分化、生长和增殖,而且壳聚糖海绵体的多孔结构及其降解性均利于新骨组织的爬行替代及血运的建立。
将载有上述生长因子的壳聚糖海绵体植入骨缺损处,通过生长因子诱导或促进成骨前细胞向成骨细胞分化的作用及壳聚糖海绵体的支架作用,新骨组织可逐渐长入该多孔支架中,而且壳聚糖的降解又可实现新骨组织的爬行替代及血管化。此外,与壳聚糖络合的微量元素也可刺激成骨细胞的活性,促进新骨的生成。上述协同作用的结果是在较短时间内诱导和促进新骨组织充满主体力学支撑支架的大孔孔隙,并逐渐血管化,从而实现复合人工关节软骨组件的力学支撑单元与基底骨之间形成生物型固定,同时也大大延长假体在体内的使用寿命。
由此可以理解,本发明上述结构形式的带人工软骨结构的复合人工关节体,在植入人体后的初始期,可通过其力学支撑单元中的固定凸结构与基底骨发生牢固的机械嵌合,赋予植入体即刻的稳定性。随植入时间的延长,则可诱导和/或促进基底骨组织向复合人工关节体的力学支撑单元中长入,从而逐渐实现植入体与自身基底骨间的机械互锁和生物型牢固固定,而且随植入时间的延长,固定也将愈加稳固。
本发明上述形式的带人工软骨结构的复合人工关节体中的力学支撑单元,特别是具有孔隙的支架型力学支撑结构形式的力学支撑单元上的聚乙烯醇水凝胶人工软骨结构层,和/或其孔隙中充填的载有生长因子的壳聚糖海绵体,除可按已有类似结构的形成方式制备外,较为简单的一种方式是通过重复的浸渍—沉积—干燥过程完成。
以具有孔隙的支架型力学支撑结构形式的力学支撑单元为例,其与聚乙烯醇水凝胶的复合可以采用如下的方式:
将一端带有固定凸结构的力学支撑单元结构另一端的适当长度(如长度的1/4)浸入聚乙烯醇溶液中,并可通过加压或真空等措施促使聚乙烯醇溶液充满孔隙,将力学支撑单元结构与容器一并充分低温(如≤-20℃)冷冻后,再室温解冻融化。如此冷冻—融化反复若干次,即可使聚乙烯醇水凝胶与力学支撑单元间形成化学键合和微观机械嵌锁相结合的方式相互复合为整体结构。
采用具有孔隙的支架型力学支撑结构形式的力学支撑单元时,其孔隙中充填的壳聚糖海绵体与力学支撑单元的力学支撑支架的复合也可以通过上述浸渍—沉积—干燥过程实现。其具体方式之一可描述如下:
将壳聚糖粉末溶于用稀醋酸溶液配制成的壳聚糖溶液中,并与适量所选择的生长因子溶液混合均匀。将力学支撑单元浸入该混合液中,于加压或真空等条件下使混合溶液完全充满力学支撑单元中的孔隙后取出,充分低温冷冻后真空冷冻干燥。然后浸入弱碱性溶液(如10wt%氨水等)中和除去其中的醋酸,水洗至中性后再冷冻干燥。
以下通过由附图所示实施例的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包括在本发明的范围内。
附图说明
图1是本发明带人工软骨结构的复合人工关节体的一种结构示意图。
具体实施方式
如图所示的该带人工软骨结构的复合人工关节体的结构中,有一个力学支撑单元4,其用于与相对关节面7相对的对磨配合端部复合有由含水率为80wt%~90wt%的聚乙烯醇水凝胶形成的人工软骨结构层1,厚度为0.5~7mm在与之相对用于与基底骨连接的力学支撑单元4另一端处,设置有3~6个棒状固定凸结构2,棒状凸的直径为2mm~5mm,长度为2mm~10mm。
力学支撑单元4为纳米羟基磷灰石/聚酰氨6、纳米羟基磷灰石/聚酰氨66、纳米羟基磷灰石/聚乙烯等形式之一的医用复合材料所形成的具有孔隙3的支架型力学支撑结构体,其孔隙率为80%~95%,平均孔径为1mm~4mm。在其孔隙3中还充填有载生长因子的多孔结构形式的壳聚糖海绵体5,壳聚糖海绵体5的孔隙率为85%~95%,孔隙尺寸为50~500μm。壳聚糖海绵体上附载的生长因子可以为上述骨形态发生蛋白、转化生长因子β、骨生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子中的至少一种,其中生长因子/壳聚糖的重量比为0.5~1/100。
                             制备实例1
将2g壳聚糖粉末溶于65ml用浓度为2wt%的稀醋酸溶液中配制成的3wt%壳聚糖溶液,在其中加入BMP的盐酸胍溶液(其中BMP重量为0.04g)并混合均匀。将带固定棒且孔径为1~4mm的纳米羟基磷灰石/聚酰氨6的大孔力学支撑单元结构体浸入该混合液中,于10-2~10-1个大气压下使混合溶液完全充满大孔支架孔隙,将其取出于-10℃~-20℃下冷冻24小时后,再于10-4~10-3个大气压下冷冻干燥24~36小时。然后取出将其浸入10wt%氨水中2~6小时后,再用去离子水反复洗涤至pH为7左右,并于-5℃冷冻24小时,再次于10-4~10-3个大气压下真空冷冻干燥16~24小时,即得复合多孔支撑单元。
将上述复合多孔支撑单元上用于复合聚乙烯醇水凝胶(PVA)方向端的1/4长度部分浸入15~20wt%的PVA溶液中,加压使PVA溶液充满孔隙,并将其一并于-20℃下冷冻12~18小时,取出后在室温下自然解冻融化。上述冷冻—融化过程反复3~5次后,切削去多余的PVA水凝胶,即得本发明所说的带人工软骨结构的复合人工关节体。
                          制备实例2
将2g壳聚糖粉末溶于65ml用浓度为2wt%的稀醋酸溶液配制成的3wt%壳聚糖溶液,在其中加入10mg TGF-β粉末并搅拌均匀。将带有固定棒且孔径为1~4mm的纳米羟基磷灰石/聚酰氨66的大孔力学支撑单元结构体浸入该混合液中,于10-2~10-1个大气压下使混合溶液完全充满大孔支架孔隙,取出于-10℃~-20℃下冷冻24小时后,再于10-4~10-3个大气压下冷冻干燥24~36小时。取出后浸入10wt%氨水2~6小时后,再用去离子水反复洗涤至pH为7左右,并于-5℃冷冻24小时,再次于10-4~10-3个大气压下真空冷冻干燥16~24小时,即得复合多孔支撑单元。
将上述复合多孔支撑单元另一端的1/4长度部分浸入盛有15~20wt%的PVA溶液的容器中,加压使PVA溶液充满孔隙,并—并置-20℃下冷冻12~18小时,取出室温下自然融化。这一冷冻—融化过程反复3~5次后,切削去多余的PVA水凝胶,即得带人工软骨结构的复合人工关节体。
                          制备实例3
将2g壳聚糖粉末溶于65ml用浓度为2wt%的稀醋酸溶液配制成的3wt%壳聚糖溶液,在其中加入10mg IGF粉末并搅拌均匀。将带有固定棒且孔径为1~4mm的纳米羟基磷灰石/聚酰氨66的大孔力学支撑单元结构体浸入该混合液中,于10-2~10-1个大气压下使混合溶液完全充满其孔隙,将其取出于-10℃~-20℃下冷冻24小时后,再于10-4~10-3个大气压下冷冻干燥24~36小时。取出后浸入10wt%氨水中2~6小时后;再用去离子水反复洗涤至pH为7左右,并于-5℃冷冻24小时,再于10-4~10-3个大气压下真空冷冻干燥16~24小时,即得复合多孔支撑单元。
将上述复合多孔支撑单元另一端的1/4长度部分浸入盛有15~20wt%的PVA溶液的容器中,加压使PVA溶液充满孔隙,将复合多孔支架与盛PVA溶液的容器一起置于-20℃下冷冻12~18小时,取出在室温下放置融化。这一冷冻—融化过程反复3~5次后,切削去多余的PVA水凝胶,即得带人工软骨结构的复合人工关节体。
                          制备实例4
将2g壳聚糖粉末溶于65ml用浓度为2wt%的稀醋酸溶液配制成的3wt%壳聚糖溶液,在其中加入3mg bFGF和3mg SGF粉末并搅拌均匀。将带有固定棒且孔径为1~4mm的纳米羟基磷灰石/聚乙烯的大孔力学支撑单元结构体浸入该混合液中,于10-2~10-1个大气压下使混合溶液完全充满大孔支架孔隙,取出后于-10℃~-20℃冷冻24小时,再于10-4~10-3个大气压下冷冻干燥24~36小时。然后将其浸入10wt%氨水中2~6小时后,再用去离子水反复洗涤至pH为7左右,再在-5℃冷冻24小时后,于10-4~10-3个大气压下真空冷冻干燥16~24小时,即得复合多孔支撑单元。
将上述复合多孔支撑单元另一端的1/4长度部分浸入盛有15~20wt%的PVA溶液的容器中,加压使PVA溶液充满孔隙,并将其一并于-20℃下冷冻12~18小时,取出后室温下放置2~4小时融化。这一冷冻—融化过程反复3~5次后,切削去多余的PVA水凝胶,即得带人工软骨结构的复合人工关节体。
                          制备实例5
将2g壳聚糖粉末溶于65ml用浓度为2wt%的稀醋酸溶液配制成的3wt%壳聚糖溶液,在其中加入8mg BMP和1mg bFGF粉末并搅拌均匀。将带有固定棒且孔径为1~4mm的纳米羟基磷灰石/聚酰氨6的大孔力学支撑单元结构体浸入该混合液中,于10-2~10-1个大气压下使混合溶液完全充满大孔支架孔隙,取出后于-10℃~-20℃冷冻24小时,再于10-4~10-3个大气压下冷冻干燥24~36小时。然后将其浸入10wt%氨水中2~6小时后,用去离子水反复洗涤至pH为7左右,并于-5℃冷冻24小时,再于10-4~10-3个大气压下真空冷冻干燥16~24小时,即得复合多孔支撑单元。
将上述复合多孔支撑单元另一端的1/4长度部分浸入盛有15~20wt%的PVA溶液的容器中,加压使PVA溶液充满孔隙,并将其一并置于-20℃下冷冻12~18小时,取出后室温放置2~4小时融化。上述的冷冻—融化操作过程反复3~5次后,切削去多余的PVA水凝胶,即得带人工软骨结构的复合人工关节体。

Claims (10)

1.带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是在一个力学支撑单元(4)上与相对关节面(7)的对磨配合端设置有聚乙烯醇水凝胶人工软骨结构层(1),与之相对的力学支撑单元(4)与基底骨(6)的连接端设置有至少一个固定凸结构(2)。
2.如权利要求1所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的聚乙烯醇水凝胶人工软骨层(1)的含水率为80wt%~90wt%,厚度0.5~7mm;所说的固定凸结构(2)为3~6个直径2mm~5mm、长度2mm~10mm的柱状结构。
3.如权利要求1所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的力学支撑单元(4)为纳米羟基磷灰石/医用高分子材料的复合材料结构体。
4.如权利要求1所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的医用高分子材料为聚酰胺6、聚酰胺66、聚乙烯中的一种。
5.如权利要求1至4之一所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的力学支撑单元(4)为具有孔隙(3)的支架型力学支撑结构。
6.如权利要求5所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的力学支撑单元(4)中的孔隙率为80%~95%。
7.如权利要求5所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的力学支撑单元(4)中的孔隙(3)的平均孔径为1mm~4mm。
8.如权利要求5所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的力学支撑单元(4)的孔隙(3)中充填有载生长因子的壳聚糖海绵体(5)。
9.如权利要求8所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的载生长因子的壳聚糖海绵体(5)为具有孔隙率为85%~95%、孔隙尺寸为50~500μm的多孔结构。
10.如权利要求8所述的带人工软骨结构的复合人工关节体,其特征是所说的附载于壳聚糖海绵体上的生长因子为骨形态发生蛋白、转化生长因子β、骨生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子中的至少一种,生长因子/壳聚糖的重量比为0.5~1/100。
CNB200510022493XA 2005-12-31 2005-12-31 带人工软骨结构的复合人工关节体 Expired - Fee Related CN100486543C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200510022493XA CN100486543C (zh) 2005-12-31 2005-12-31 带人工软骨结构的复合人工关节体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200510022493XA CN100486543C (zh) 2005-12-31 2005-12-31 带人工软骨结构的复合人工关节体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1792350A true CN1792350A (zh) 2006-06-28
CN100486543C CN100486543C (zh) 2009-05-13

Family

ID=36804124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB200510022493XA Expired - Fee Related CN100486543C (zh) 2005-12-31 2005-12-31 带人工软骨结构的复合人工关节体

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100486543C (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100418587C (zh) * 2006-12-08 2008-09-17 北京科技大学 一种仿生层状关节软骨/骨复合植入体的制备方法
CN100528103C (zh) * 2007-08-14 2009-08-19 西安交通大学 仿生人工半关节体及其制造工艺
CN101716382B (zh) * 2009-12-02 2015-07-15 浙江大学 一种质粒dna/纤维蛋白凝胶/聚合物三元复合支架的制备方法
CN105105875A (zh) * 2015-08-04 2015-12-02 西安交通大学 一种具有内生长功能的仿生人工髋关节
CN105435311A (zh) * 2015-12-11 2016-03-30 西南交通大学 一种组织工程骨软骨复合支架及其制备方法
CN107405201A (zh) * 2015-01-09 2017-11-28 孚美公司 刚性的节段化柔性锚件
CN108404206A (zh) * 2018-04-25 2018-08-17 浙江瑞谷生物科技有限公司 一种骨修复材料的制备方法
CN109464218A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 重庆润泽医药有限公司 一种医用手术的钽棒
CN109789020A (zh) * 2016-07-22 2019-05-21 塞特克斯治疗公司 关节软骨修复
CN110215318A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 上海长征医院 一种利用3d打印技术制备人工关节假体的方法
CN110215319A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 上海长征医院 具有仿生功能的人工关节假体在制备大段骨缺损重建材料中的应用
CN110236740A (zh) * 2018-03-02 2019-09-17 上海长征医院 一种具有仿生功能的人工关节假体
CN110665064A (zh) * 2019-09-19 2020-01-10 安徽理工大学 一种仿生人工关节材料及其制备方法
CN110841107A (zh) * 2019-12-12 2020-02-28 中国科学院深圳先进技术研究院 植入性材料、制备方法、植入性医疗器械及组织工程支架
CN115998948A (zh) * 2022-12-08 2023-04-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种人工关节假体及其制备方法
CN117695443A (zh) * 2024-02-05 2024-03-15 四川大学华西医院 一种负泊松比结构人工椎间盘及其制备方法

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100418587C (zh) * 2006-12-08 2008-09-17 北京科技大学 一种仿生层状关节软骨/骨复合植入体的制备方法
CN100528103C (zh) * 2007-08-14 2009-08-19 西安交通大学 仿生人工半关节体及其制造工艺
CN101716382B (zh) * 2009-12-02 2015-07-15 浙江大学 一种质粒dna/纤维蛋白凝胶/聚合物三元复合支架的制备方法
CN107405201A (zh) * 2015-01-09 2017-11-28 孚美公司 刚性的节段化柔性锚件
US11793646B2 (en) 2015-01-09 2023-10-24 Formae, Inc. Rigid segmented flexible anchors
US10485664B2 (en) 2015-01-09 2019-11-26 Formae, Inc. Rigid segmented flexible anchors
CN105105875A (zh) * 2015-08-04 2015-12-02 西安交通大学 一种具有内生长功能的仿生人工髋关节
CN105105875B (zh) * 2015-08-04 2018-01-16 西安交通大学 一种具有内生长功能的仿生人工髋关节
CN105435311A (zh) * 2015-12-11 2016-03-30 西南交通大学 一种组织工程骨软骨复合支架及其制备方法
CN105435311B (zh) * 2015-12-11 2018-04-24 西南交通大学 一种组织工程骨软骨复合支架及其制备方法
CN109789020A (zh) * 2016-07-22 2019-05-21 塞特克斯治疗公司 关节软骨修复
CN109464218A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 重庆润泽医药有限公司 一种医用手术的钽棒
CN110215318A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 上海长征医院 一种利用3d打印技术制备人工关节假体的方法
CN110215319A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 上海长征医院 具有仿生功能的人工关节假体在制备大段骨缺损重建材料中的应用
CN110236740A (zh) * 2018-03-02 2019-09-17 上海长征医院 一种具有仿生功能的人工关节假体
CN108404206A (zh) * 2018-04-25 2018-08-17 浙江瑞谷生物科技有限公司 一种骨修复材料的制备方法
CN110665064A (zh) * 2019-09-19 2020-01-10 安徽理工大学 一种仿生人工关节材料及其制备方法
CN110841107A (zh) * 2019-12-12 2020-02-28 中国科学院深圳先进技术研究院 植入性材料、制备方法、植入性医疗器械及组织工程支架
CN115998948A (zh) * 2022-12-08 2023-04-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种人工关节假体及其制备方法
CN117695443A (zh) * 2024-02-05 2024-03-15 四川大学华西医院 一种负泊松比结构人工椎间盘及其制备方法
CN117695443B (zh) * 2024-02-05 2024-04-30 四川大学华西医院 一种负泊松比结构人工椎间盘及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100486543C (zh) 2009-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100486543C (zh) 带人工软骨结构的复合人工关节体
Kane et al. Mimicking the nanostructure of bone matrix to regenerate bone
Yoshikawa et al. Bone tissue engineering with porous hydroxyapatite ceramics
AU2005201391B2 (en) Nonwoven tissue scaffold
JP5467443B2 (ja) 複合材料骨修復材料
JP4790625B2 (ja) 軟骨修復用人工器官
Sotome et al. Synthesis and in vivo evaluation of a novel hydroxyapatite/collagen–alginate as a bone filler and a drug delivery carrier of bone morphogenetic protein
Asamura et al. Bone regeneration using a bone morphogenetic protein-2 saturated slow-release gelatin hydrogel sheet: evaluation in a canine orbital floor fracture model
US7879107B2 (en) Composition and method for inducing bone growth and healing
CA2536094C (en) Acellular matrix implants for treatment of articular cartilage, bone or osteochondral defects and injuries and a method for use thereof
US9592125B2 (en) In situ system for intra-articular chondral and osseous tissue repair
US8475531B1 (en) Anchored multi-phasic osteochondral construct
AU2004251011A1 (en) Prosthetic device for cartilage repair
CN107737367A (zh) 使用磷酸钙组合的骨接合剂的脊椎骨最小侵入性治疗
Song et al. Bone morphogenetic protein-2 sustained delivery by hydrogels with microspheres repairs rabbit mandibular defects
KR20180128482A (ko) 불용성 섬유 중합체를 포함하는 골임플란트
JP2006500091A (ja) 骨及び軟骨の形成を誘導するために使用する、骨髄細胞、脱塩骨基質、及び各種部位反応性ポリマーを含む組成物
CN1911456A (zh) 一种仿生骨组织工程支架及其制备方法
CN1775311A (zh) 可分步降解含有促生长因子的生物活性植入材料
Dehghani et al. Challenges for cartilage regeneration
Darling et al. Bioactive scaffold design for articular cartilage engineering
Gupta et al. A Review on Biodegradable Polymeric Materials for Bone Tissue Engineering (BTE) Applications
Han et al. Calcium phosphate-silk fibroin composites: bone cement and beyond
Liu et al. Advanced biocompatible polymers for cartilage tissue engineering
Taylor et al. Strategies for Bone Grafting and Bone Tissue Engineering

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090513

Termination date: 20131231