CN205235019U - 全层仿生组织工程软骨生物活性支架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种全层仿生组织工程软骨生物活性支架：该支架包括定向结构层以及设置于定向结构层一侧端面上的光滑仿生层，所述光滑仿生层内部多孔且致密，定向结构层的另一侧端面上设置有钙化仿生层，本实用新型将多层结构复合在同一组织工程软骨支架上，对软骨细胞的生长起到促进的作用，有利于软骨细胞全层的修复，从而达到满意的修复效果。

Description

全层仿生组织工程软骨生物活性支架

技术领域

本实用新型涉及模拟人正常软骨的生理构造，具体涉及一种全层仿生组织工程软骨生物活性支架。

背景技术

由于各种创伤、退行性关节炎等原因，常常导致患者关节软骨缺损或退化，为患者带来严重的经济负担和巨大身体痛苦。关节软骨内部无血液提供营养，而且软骨细胞本身为稳定性细胞，损伤后自身修复能力极差。但是，到目前为止，无论是科学研究还是临床研究，都没有一种全层软骨结构的修复方法，并且在平时应用于临床的多种手术方法都未能取得满意的治疗修复效果。

现有的组织工程软骨，其内部结构都比较单一，一般都是不规则内部结构，并且缺乏多层复合结构的软骨构造，例如，JiaS,LiuL,PanW,MengG,DuanC,ZhangL,XiongZ,LiuJ.Orientedcartilageextracellularmatrix-derivedscaffoldforcartilagetissueengineering.JBiosciBioeng.2012,113(5):647-653，再例如，张腊全，张婷，贾帅军，刘建等，定向结构组织工程软骨支架的构建[J]，航天医学与医学工程，2012,25(3)。由于现有的软骨支架不含有完全仿生的结构，接种细胞修复后，其在关节内也不能完全承受应力，在后期的修复过程中，支架经常发生断裂、塌陷现象。而且目前报道的软骨组织工程支架上所接种的软骨细胞的增殖、分化能力较差，软骨组织的修复情况不佳，退化情况严重。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全层仿生组织工程软骨生物活性支架。

为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

该支架包括定向结构层以及设置于定向结构层一侧端面上的光滑仿生层，定向结构层的另一侧端面上设置有钙化仿生层，所述光滑仿生层以及钙化仿生层为海绵状结构。

所述光滑仿生层以及钙化仿生层的致密程度大于定向结构层。

所述光滑仿生层中，孔隙大小为3～6μm，孔隙间的距离为2～5μm。

所述钙化仿生层中，孔隙大小为2～4μm，孔隙间的距离为6～8μm。

所述光滑仿生层采用II型胶原制成。

所述钙化仿生层采用II型胶原以及三磷酸钙制成。

所述光滑仿生层的厚度为30～40μm，定向结构层的厚度为300～400μm，钙化仿生层的厚度为30～50μm。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型将多层结构复合在同一组织工程软骨支架上，对软骨细胞的生长起到促进的作用，有利于软骨细胞全层的修复，从而达到满意的修复效果。所述光滑仿生层，内部空隙致密，孔与孔之间的距离小，接种软骨细胞后，软骨细胞可以在其内部致密生长，修复后可以保持软骨关节面的光滑平整，同时可以保证软骨表面的光滑程度；所述钙化仿生层起着缓冲关节压力的作用。本实用新型采用完全仿生结构，可以保持关节软骨的完整性，改善了软骨细胞接种之后的应力环境，使得修复后的软骨拥有更好的生物力学性能，可以有效避免目前软骨支架在修复后期经常出现的支架断裂、塌陷的现象。

进一步的，本实用新型采用II型胶原为主要原材料，完全符合生理状况下的软骨成分，在支架上接种细胞之后，不会影响软骨细胞的增殖和分化，使得修复后软骨各层的生理作用得到全面恢复。

附图说明

图1为全层仿生组织工程软骨生物活性支架结构纵剖面图；

图中：1为光滑仿生层，2为定向结构层，3为钙化仿生层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做详细说明。

在组织学研究的微观结构上，人关节软骨主要分为：浅表层、柱状层和钙化层。关节软骨如果全层缺损后，位于柱状软骨上方的关节浅表层及下方钙化层通常会发生变性、退化等改变，从而阻碍新生软骨与关节软骨浅表层及下方的退化软骨下骨进行充分结合，所以，关节软骨的修复必须同时考虑柱状层、浅表层、钙化层的全层修复。据此，本实用新型提供一种完全模拟人正常软骨的构造，即复合光滑仿生层、定向结构层、钙化仿生层的全层仿生组织工程软骨生物活性支架，解决现有组织工程支架结构不合理，不完整，修复全层软骨缺损或损伤不满意的问题。

该全层仿生组织工程软骨生物活性支架的结构特点如下：

参见图1，该全层仿生组织工程软骨生物活性支架由三部分组成。分别为光滑仿生层1、定向结构层2以及钙化仿生层3。三部分结构紧密贴合，组成整体，构成完整的全层仿生组织工程软骨生物活性支架。光滑仿生层部分，采用II型胶原水溶液在模具中冻干而制成，厚度约为30μm，通过延长冻干时间以及提高II型胶原浓度，可以为软骨细胞提供致密的生长平台(孔隙大小为3～6μm，孔隙间的距离为2～5μm)，生长平台致密，有利于促进软骨细胞软骨陷窝的形成及软骨细胞II型胶原的分泌，最后形成光滑的浅表层。定向结构层在软骨支架中处于中间部分，也是最主要的部分，其上端连接光滑仿生层，下端连接钙化仿生层。定向结构层厚度约为300～400μm，可以让软骨细胞沿着定向的支架生长，恢复柱状层细胞的正常生理结构，同时也有利于软骨细胞的分化，采用较低浓度II型胶原水溶液经冻干制成。钙化仿生层的厚度为30～50μm，在定向结构层以下，主要是由II型胶原和三磷酸钙(三磷酸钙用于使得II型胶原支架含有和生理状态下的软骨相似的矿物质沉积，并且增加软骨钙化层硬度)构成，其内部结构较为致密(孔隙大小为2～4μm，孔隙间的距离为6～8μm)，可以提高整个软骨的生物力学性能，钙化仿生层在整个软骨支架中，起着缓冲关节压力的作用，使用II型胶原添加三磷酸钙的配方，与软骨下骨的生化组成更加类似，有利于成骨前体细胞分泌矿物质的沉积，同时钙化仿生层可以增加整个软骨支架的生物力学性能，对新生软骨与软骨下骨的紧密结合起到促进作用，使得钙化层的软骨更具有缓冲压力的作用。

使用时，根据需要移植位置结构缺损情况，将所述支架加工为相应的形状，之后在加工后的支架上接种细胞，然后进行移植。结果发现，由于采用完全仿生结构，可以保持关节软骨的完整性，改善了软骨细胞接种之后的应力环境，使得修复后的软骨拥有更好的生物力学性能，可以有效避免目前软骨支架在修复后期经常出现的支架断裂、塌陷的现象。

Claims (4)

1.一种全层仿生组织工程软骨生物活性支架，其特征在于：包括定向结构层(2)以及设置于定向结构层(2)一侧端面上的光滑仿生层(1)，定向结构层(2)的另一侧端面上设置有钙化仿生层(3)，所述光滑仿生层(1)以及钙化仿生层(3)为海绵状结构；所述光滑仿生层(1)以及钙化仿生层(3)的致密程度大于定向结构层；所述光滑仿生层(1)的厚度为30～40μm，定向结构层(2)的厚度为300～400μm，钙化仿生层(3)的厚度为30～50μm。

2.根据权利要求1所述一种全层仿生组织工程软骨生物活性支架，其特征在于：所述光滑仿生层(1)中，孔隙大小为3～6μm，孔隙间的距离为2～5μm。

3.根据权利要求1所述一种全层仿生组织工程软骨生物活性支架，其特征在于：所述钙化仿生层(3)中，孔隙大小为2～4μm，孔隙间的距离为6～8μm。

4.根据权利要求1所述一种全层仿生组织工程软骨生物活性支架，其特征在于：所述光滑仿生层(1)采用II型胶原制成。