本發(fā)明專利技術(shù)提供一種復(fù)合多孔質(zhì)海綿材料，由外圍骨架的生物吸收性合成高分子與內(nèi)部交聯(lián)填充有比外圍骨架氣孔率大的天然高分子多孔質(zhì)體混煉而成，該生物吸收性合成高分子中含有中空部，該中空部填充有生物吸收性天然高分子多孔材料、細(xì)胞生長因子、細(xì)胞分化控制因子中的一種或多種。具體制備方法包括生物吸收性合成高分子多孔質(zhì)海綿材料的制備；生物吸收性天然高分子溶液的制備及填充；將填充有天然高分子溶液的合成高分子多孔質(zhì)海綿材料凍結(jié)干燥，然后進(jìn)行架橋，制得復(fù)合多孔質(zhì)海綿材料。本復(fù)合材料在凍結(jié)干燥之后中央部形成孔口相連通結(jié)構(gòu)，生物體細(xì)胞容易播種進(jìn)入孔口，細(xì)胞在高親和性環(huán)境下快速貼壁，迅速適應(yīng)環(huán)境吸收營養(yǎng)和各種細(xì)胞因子增殖。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及使用高分子復(fù)合材料引導(dǎo)人體器官的再生，比如修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨的再生、骨的再生，具體為復(fù)合多孔質(zhì)海綿材料及其制備方法，旨在多孔質(zhì)海綿材料中培養(yǎng)患者自己的細(xì)胞，體外培養(yǎng)一段時間之后，移植入生物體。
技術(shù)介紹
因交通事故，體育運(yùn)動，生產(chǎn)勞動，年齡變大，疾病等原因，生物體常受損傷而不幸喪失軟骨和骨等組織，在醫(yī)院骨科也常見關(guān)節(jié)軟骨損傷，因?yàn)檐浌墙M織內(nèi)無血管，軟骨細(xì)胞在無血運(yùn)環(huán)境中缺乏迀徙能力。軟骨損傷后很難再生，在矯形外科領(lǐng)域，如何修復(fù)或治療因疾病、創(chuàng)傷等引起的創(chuàng)傷性和退行性軟骨組織損失，在全世界都是難題，軟骨創(chuàng)傷不立即給予治療，創(chuàng)傷必將越來越大，最后不得不進(jìn)行人工關(guān)節(jié)置換，但關(guān)節(jié)置換創(chuàng)傷大，對患者特別是老年患者負(fù)擔(dān)重，而且感染風(fēng)險高、且多年后面臨翻修和重新置換等問題，普遍認(rèn)為早期修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨損傷非常必要。傳統(tǒng)治療軟骨損傷，有使用藥物刺激促進(jìn)軟骨再生，也有手術(shù)如關(guān)節(jié)磨削成形術(shù)、鉆孔、微骨折及關(guān)節(jié)鏡灌洗術(shù)，使骨髓中軟骨源性、骨源性細(xì)胞及細(xì)胞因子滲透到軟骨損傷區(qū)域，促進(jìn)向軟骨細(xì)胞分化，產(chǎn)生纖維軟骨。這種手術(shù)操作簡單，對小面積軟骨損傷在某種意義上較滿意，被廣泛應(yīng)用。但研究表明，實(shí)際上這些方法均不能將損壞軟骨修復(fù)，而且軟骨磨蝕、骨髓刺激等愈合形成的纖維軟骨組織與透明軟骨不同.目前關(guān)節(jié)軟骨缺損的修復(fù)仍缺乏理想有效方法。用捐獻(xiàn)的組織移植也是一種方法，但我國存在捐獻(xiàn)嚴(yán)重不足，而且別人捐獻(xiàn)的器官還有免疫應(yīng)答排斥等種種問題。軟骨疾病不能得到有效治療的最終結(jié)果，導(dǎo)致關(guān)節(jié)置換，然而人造關(guān)節(jié)器官往往因磨損產(chǎn)生松緩破損等，導(dǎo)致功能不足，因此臨床上關(guān)節(jié)病變患者的巨大需求，促使研究者不斷探索新的可行的方法。自體軟骨移植術(shù)是目前應(yīng)用較廣的修復(fù)軟骨損傷的技術(shù)之一，自體軟骨組織移植療效較好但供材有限；臨床提取患者自體軟骨細(xì)胞后，細(xì)胞吸附于生物相容性良好并可被人體逐漸吸收的載體中，該載體提供三維空間，有利細(xì)胞獲得營養(yǎng)，氣體交換、排泄廢物，細(xì)胞按三維支架生長。臨床上MACI (Matrix-1nduced autologous chondrocyteimplantat1n)技術(shù)較成熟。將采集的軟骨細(xì)胞種植在生物膜上，再用纖維膠固定移植到缺損處。優(yōu)點(diǎn)在于，細(xì)胞得到固定，不會術(shù)后細(xì)胞流失。膠原膜為載體，不需切取骨膜，避免骨膜移植的各種并發(fā)癥。用生物相容性更好的纖維膠替代縫線封閉不需縫合、手術(shù)切口小，手術(shù)時間短，術(shù)后康復(fù)快。使用動物來源的軟骨(如豬，牛)，首先把軟骨組織去細(xì)胞化，然后播種患者自體細(xì)胞，體外培養(yǎng)后，臨床移植患者，這種療法也取得了一定效果，但異體移植存在免疫排斥且病毒感染等風(fēng)險。間充質(zhì)干細(xì)胞SMSCs (synovial mesenchymal stemcells)傳代繁殖力強(qiáng)，連續(xù)多次傳代仍可保持良好增殖分化特性，與基質(zhì)材料復(fù)合植入體內(nèi)后可形成透明樣軟骨并在軟骨下區(qū)形成骨組織，而達(dá)到整合。目前這些方法僅處于動物實(shí)驗(yàn)階段，還沒正式用于臨床，因?yàn)殚g充質(zhì)干細(xì)胞SMSCs的分化控制比較難，分化效率比較低，而且從患者體內(nèi)取干細(xì)胞，對患者也是一種負(fù)擔(dān)。目前用3D打印裝置打印方形孔蜂巢狀微結(jié)構(gòu)的聚己內(nèi)酯-羥基磷灰石3D支架，與骨髓血結(jié)合在體外培養(yǎng)，誘導(dǎo)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞分化，也將有可能用于修復(fù)軟骨缺損。但是這技術(shù)離應(yīng)用還有相當(dāng)距離，還是一種概念性范疇。上世紀(jì)90年代以來，組織工程興起，開始制作人工人體器官一生物體外(實(shí)驗(yàn)室)培養(yǎng)生物體(軟骨)細(xì)胞，使他們增殖，首先制作細(xì)胞親和性支架材料，然后把生物細(xì)胞播種在材料上，組織(細(xì)胞)粘付在親和性材料上，在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)溶液下，體外培養(yǎng)一段時間，形成生物組織后，手術(shù)移植到生物體內(nèi)。也可以播種生物細(xì)胞(如干細(xì)胞)到材料后，不體外培養(yǎng)，直接埋入生物內(nèi)，在生物內(nèi)誘導(dǎo)生物組織(如軟骨或骨)再生。長期培養(yǎng)后埋入體內(nèi)或直接埋入體內(nèi)，這要求材料具有一定強(qiáng)度以便能方便移植，或者移植后也不會輕易變形，從而維持生物組織的形態(tài)，這對制作的材料被誘導(dǎo)促進(jìn)形成生物組織非常重要。因此組織工程要求材料具生物親合性，具有適當(dāng)強(qiáng)度等，而且材料不給生物體帶來不利影響，生體組織形成的同時，也要求材料被分解吸收。組織工程研制軟骨代用品很有前途，目前歐美日本的組織工程化軟骨在臨床醫(yī)用上，使用的成熟技術(shù)是用膠原蛋白膠體包埋自體軟骨細(xì)胞，移植入病損，細(xì)胞在支架吸收時增殖，同時分泌基質(zhì)，形成新原位組織形態(tài)和功能的軟骨組織，目前在該領(lǐng)域臨床中，我國天津引進(jìn)英德的軟骨再生系統(tǒng)(Cartilage Regenerat1n System, CaReS)是如今國際比較先端的成熟技術(shù)。2009年獲藥監(jiān)局臨床試驗(yàn)許可，在國內(nèi)三甲醫(yī)院開展應(yīng)用，療效被病例證實(shí)，適應(yīng)治療缺損面積2.5-lOcm2。但缺點(diǎn)是膠原蛋白膠體沒有彈性，強(qiáng)度不夠，容易收縮。因此全世界現(xiàn)在很多機(jī)構(gòu)在研究再生醫(yī)療工學(xué)手法，研究如何制作優(yōu)良的再生材料，比如在各種多孔質(zhì)海綿材料中培養(yǎng)患者自己的細(xì)胞，然后再生移植。如今制作多孔質(zhì)海綿材料多利用多乳酸Poly lactic acid(PLA包括F1DLA orPLLA)，聚乙醇酸 Poly glycol acid (PGA)，乳酸 lactic acid 和乙醇酸 glycol acid 的共聚體(PLGA)、Poly( ε - caprolactone)聚己內(nèi)酯(PCL)等，它們和膠原蛋白，透明質(zhì)酸，蛋白多糖，氨基葡萄糖，硫酸軟骨素等生物吸收性天然高分子材料配合制作成為復(fù)合材料。PLA(PDLA or PLLA)和PGA，PLGA, PCL等都是生物吸收性合成高分子，加水能分解，容易被吸收，已經(jīng)多年臨床應(yīng)用，證明了它們的安全性和有效性，根據(jù)不同情況，這些材料的分解物將通過體內(nèi)代謝路徑被吸收，因此控制這些高分子材料的結(jié)構(gòu)形狀厚度就能控制合成高分子的吸收分解速度，這些合成高分子材料具有強(qiáng)度高，而且加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，不過，制作的多孔質(zhì)海綿材料氣孔率較低，親和性也不如膠原蛋白等生物體天然來源物質(zhì)。另一方面膠原蛋白，透明質(zhì)酸，蛋白多糖，氨基葡萄糖，硫酸軟骨素等生物吸收性天然高分子親和性好，而且容易制造出高氣孔率的多孔質(zhì)海綿材料，不過加工性能相對差，強(qiáng)度很弱，很難制作得到我們希望的形態(tài)，而且在培養(yǎng)中或體內(nèi)移植后，壓迫之下容易變形。我們鑒于以上不同經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行精心琢磨，克服了以上不同材料的缺點(diǎn)，制作了一種新的復(fù)合材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決以上的問題，本專利技術(shù)提供一種一定形狀的多孔質(zhì)海綿材料，它具有充分的高氣孔率，能為細(xì)胞培養(yǎng)提供充分空間，同時具有一定的強(qiáng)度和親和性，制作后種植細(xì)胞培養(yǎng)后，進(jìn)行生物體移植，填補(bǔ)生物體(軟骨)缺失，進(jìn)行(軟骨)再生。本專利技術(shù)復(fù)合多孔質(zhì)體海綿結(jié)構(gòu)材料，由合成高分子多孔質(zhì)體組成外圍骨架，內(nèi)部交聯(lián)填充比該外圍氣孔率大的天然高分子多孔質(zhì)體，作為特征。本專利技術(shù)，制造一定形狀的復(fù)合多孔質(zhì)海綿材料，由生物吸收性合成高分子和天然高分子混練形成，合成高分子多孔質(zhì)海綿材料是外圍骨架，支撐整個支架的形狀和結(jié)構(gòu)，能承受一定壓力，內(nèi)部中空交聯(lián)填充比這氣孔率大的天然高分子多孔質(zhì)海綿材料，作為特征。本專利技術(shù)的復(fù)合多孔質(zhì)海綿材料內(nèi)部有充分氣孔空間，由天然來源的生物體高分子構(gòu)成，可大密度播種培養(yǎng)細(xì)胞，比如軟骨細(xì)胞，復(fù)合材料外圍骨架能承受生物埋設(shè)時的壓力從而保持結(jié)構(gòu)形狀，能調(diào)整本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種復(fù)合多孔質(zhì)海綿材料，其特征在于，該材料由外圍骨架的生物吸收性合成高分子與內(nèi)部交聯(lián)填充有比外圍骨架氣孔率大的天然高分子多孔質(zhì)體混煉而成，該生物吸收性合成高分子中含有中空部，該中空部填充有生物吸收性天然高分子多孔材料、細(xì)胞生長因子、細(xì)胞分化控制因子中的一種或多種。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何小明，
申請(專利權(quán))人：武漢華一同信生物科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
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