CN111388756B - 一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法 - Google Patents
一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111388756B CN111388756B CN202010232411.9A CN202010232411A CN111388756B CN 111388756 B CN111388756 B CN 111388756B CN 202010232411 A CN202010232411 A CN 202010232411A CN 111388756 B CN111388756 B CN 111388756B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- cartilage
- cellulose fiber
- scaffold
- wcfb
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 14
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 12
- GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone Chemical compound CC(C)(O)C(=O)C1=CC=C(OCCO)C=C1 GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 6
- 235000008582 Pinus sylvestris Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 239000001839 pinus sylvestris Substances 0.000 claims description 4
- PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 1-(2,3-difluorophenyl)ethanone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC(F)=C1F PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000004386 diacrylate group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 claims description 3
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 claims description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 241000190021 Zelkova Species 0.000 claims description 2
- 239000008351 acetate buffer Substances 0.000 claims description 2
- UKLNMMHNWFDKNT-UHFFFAOYSA-M sodium chlorite Chemical compound [Na+].[O-]Cl=O UKLNMMHNWFDKNT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229960002218 sodium chlorite Drugs 0.000 claims description 2
- 241000218626 Pinus sylvestris Species 0.000 claims 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 abstract description 5
- 210000003035 hyaline cartilage Anatomy 0.000 abstract description 3
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 abstract description 3
- 210000003321 cartilage cell Anatomy 0.000 abstract 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 abstract 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 15
- 210000001612 chondrocyte Anatomy 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 240000005020 Acaciella glauca Species 0.000 description 3
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 3
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 210000001188 articular cartilage Anatomy 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 2
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 description 1
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/16—Macromolecular materials obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/20—Polysaccharides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/04—Acids, Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F20/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/52—Amides or imides
- C08F20/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F20/56—Acrylamide; Methacrylamide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F22/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof
- C08F22/10—Esters
- C08F22/12—Esters of phenols or saturated alcohols
- C08F22/20—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/06—Materials or treatment for tissue regeneration for cartilage reconstruction, e.g. meniscus
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法，软骨支架由上层、中层和下层的三层结构组成；所述支架以可降解聚合物为基体，纤维素纤维为增强相。其中：若三层结构都位于正交xyz轴上的z轴，则上层所用的纤维素纤维形态平行于xy轴平面，中层所用的纤维素纤维形态随机分布，下层所用的纤维素纤维形态垂直于xy轴平面。制备方法包括：1)聚合物溶液的配制；2)CF浸润聚合物溶液；3)CNF聚合物溶液的配制；4)WCFB的制备；5)WCFB浸润聚合物溶液。本发明的优点是：与天然膝关节透明软骨结构相似，与天然软骨中软骨细胞的分布形态相同；支架良好的生物安全性：因为具有多孔结构，因此能够在组织修复中起到运输营养的作用。
Description
技术领域
本发明涉及材料组织工程技术领域，特别涉及一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法。
背景技术
材料组织工程是一个发展迅速的领域，它在材料科学和组织培养技术的发展中得到了融合，是一种体外或体内构建组织或器官的新兴学科。材料组织工程的重要目的是为了在体外制备出具有特定结构或者功能的组织或者支架，再植入体内实现组织的再生。
软骨作为人体组织的一个重要部分，因其不具有血管，一旦受到物理或者病理性的破坏，很难进行自我修复，所以借助组织工程中的支架技术对受损部位进行填充并引导组织修复是再生医学中的一种基本方法。但是成年人的软骨组织，尤其是膝关节软骨组织并不是一个均匀的组织，它在不同的空间中具有不同的理化性质，显然，普通的各向同性支架对引导缺损软骨组织修复后的结果很难得到各向异性的新生组织。因此，通过制备具有各向异性的支架来实现新生软骨组织的各向异性是一个关节软骨因其承受人体大部分重量而容易损坏，关节软骨中的透明软骨主要分为上，中，下三层。每层的理化性质各不相同：上层区域胶原纤维和软骨细胞平行于软骨表面，中层区域胶原纤维和软骨细胞呈随机分布，而下层区域胶原纤维和软骨细胞垂直于软骨表面。
目前现有技术一般是通过计算机对打印的形状进行设计后，再用专门适合打印的材料和3D打印机将支架打印出来。如公开号为CN102499799A的发明专利，一种具有三层结构和各向异性的心脏支架及其制备方法；这种方案的缺陷在于需要合适打印的材料，组成支架的材料类型有限，具有局限性，且成本太高，需要昂贵的3D打印机。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法，解决了现有技术中存在的缺陷。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，由上层、中层和下层的三层结构组成；所述支架以可降解聚合物为基体，纤维素纤维为增强相，按照每层结构的体积份数百分比为：上层10-20％，中层40-60％，下层30-40％；
其中：若三层结构都位于正交xyz轴上的z轴，则上层所用的纤维素纤维形态平行于xy轴平面，中层所用的纤维素纤维形态随机分布，下层所用的纤维素纤维形态垂直于xy轴平面。
进一步地，所述的上层和中层的纤维素纤维为棉花纤维素纤维CF和纤维素纳米纤维CNF的任意一种或两种，下层的纤维素纤维为木纤维块WCFB。
进一步地，所述的可降解聚合物所用单体为丙烯酰胺AM、丙烯酸钠AANa和聚乙二醇二丙烯酸酯PEGDA中的任意一种或多种。
本发明还公开了一种具有三层结构和各向异性的软骨支架的制备方法，包括以下步骤：
1)聚合物溶液的配制：按比例将聚合物单体和引发剂A加入到溶剂A中,搅拌超声使其均匀分布；
2)CF浸润聚合物溶液：CF裁剪后堆积成0.1-10mm的高度，将步骤1)中的溶液滴加至CF上，真空处理使得聚合物溶液完全浸润CF；
3)CNF聚合物溶液的配制：将1w/v％-15w/v％的CNF加入到步骤1)中的溶液，搅拌1-3天使CNF分散均匀；
4)WCFB的制备：将樟子松或榉木的树木的木质部取出裁剪后置于50-60℃，含有2-6wt％的亚氯酸钠的醋酸/醋酸盐缓冲液中处理0.5-2天，取出用去离子水和乙醇轮洗三次，经冷冻干燥技术得到WCFB；
5)WCFB浸润聚合物溶液：将WCFB加入到步骤1)中的溶液，抽真空三次使得聚合物溶液充分进入WCFB中；
6)将步骤5所得材料作为下层，步骤3所得溶液加到步骤5所得材料上面作为中层，步骤2所得材料作为上层，最后单体进行聚合形成软骨支架。
进一步地，步骤1)中所述的聚合物比例为10-30wt％，引发剂A包括：2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮I2959，引发剂比例为0.05-0.5w/v％，溶剂A包括磷酸盐缓冲液PBS。
进一步地，步骤2)中CF裁剪面积为0.1-5cm2。
进一步地，步骤4)中醋酸/醋酸盐溶液的pH值为4.6，木质部取出裁剪成体积为0.01-2.5cm3。
进一步地，步骤6)中单体进行聚合为紫外光射线引发10-30min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
具有与天然膝关节透明软骨相似的结构，通过纤维素纤维构建的各向异性结构能够调控黏附在支架上细胞的形态，使得细胞的分布形态与天然软骨中软骨细胞的分布形态相同；支架良好的生物安全性：以可降解的聚合物为基体，生物相容性的纤维素作为增强体，通过调节纤维素纤维的种类和数量能够制备出不同的力学性能的支架；下层选用的纤维素纤维因为具有多孔结构，因此能够在组织修复中起到运输营养的作用。
附图说明
图1是本发明实施例软骨支架的结构示意图；
图2是本发明实施例软骨支架上层纤维的俯视图；
图3是本发明实施例软骨支架下层纤维樟子松的俯视图；
图4是本发明实施例软骨支架的降解曲线图；
图5是本发明实施例软骨支架下层纤维樟子松的运输高度曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图1、2所示，一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，包括：上层1、中层2和下层3的三层结构组成；每层结构中的纤维素纤维在支架基材空间中的形态和分布形式不同；该支架以可降解聚合物为基体，纤维素纤维为增强相，按照每层结构的体积分数百分比为：上层1为10-20％，中层2为40-60％，下层3为30-40％。
其中：若三层结构都位于正交xyz轴上的z轴，则上层所用的纤维素纤维形态平行于xy轴平面，中层所用的纤维素纤维形态随机分布，下层所用的纤维素纤维形态垂直于xy轴平面。
所述的纤维素纤维为棉花纤维素纤维CF，纤维素纳米纤维CNF和木纤维块WCFB三种纤维素纤维。所述的可降解聚合物所用单体为丙烯酰胺PAM，丙烯酸钠PAANa和聚乙二醇二丙烯酸酯PEGDA中的一种或者多种。
本发明提供了一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法，该方法包括以下步骤：
1)可降解聚合物的溶液配制：按比例将上述聚合物单体和引发剂A加入到溶剂A中,搅拌超声使其均匀分布。
所述的聚合物比例为10-30wt％，引发剂A包括2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮I2959，引发剂比例为0.05-0.5w/v％，溶剂A包括磷酸盐缓冲液PBS。
2)CF浸润聚合物溶液：CF裁剪成面积为0.1-5cm2，堆积成0.1-10mm的高度，将步骤1)中的溶液滴加至CF上，真空处理使得聚合物溶液完全浸润CF。
3)CNF聚合物溶液的配制：将1-15w/v％的CNF加入到步骤1)中的溶液，搅拌1-3天使CNF分散均匀。
4)WCFB的制备：将樟子松(如图3所示)或榉木的木质部取出裁剪成0.01-2.5cm3体积放入置于50-60℃，含有2-6wt％的亚氯酸钠的醋酸/醋酸盐缓冲液(pH值为4.6)中处理0.5-2天，取出用去离子水和乙醇轮洗三次，经冷冻干燥技术得到WCFB。
5)WCFB浸润聚合物溶液：将WCFB加入到步骤1)中的溶液，抽真空三次使得聚合物溶液充分进入WCFB中。
6)将步骤5)所得材料作为底层，步骤3)所得溶液加到步骤5)所得材料上面作为中层，步骤2)所得材料置于最上层最为上层，在紫外光射线引发10-30min的条件下单体进行聚合形成软骨支架。
步骤6)中所述一定条件包括紫外光射线引发10-30min。
如图4所示，可以看出本发明不同于其他的组织工程中的永久植入物。并且支架的降解时间跟新生组织生长所需要的时间相近。意味着支架植入体内时，缺损组织的生长速度和支架的降解速度相近，因此支架不会阻新生组织的生长。因此能够更好的促进软骨组织的修复。
如图5所示，可以看出本发明的软骨支架下层纤维樟子松的运输高度曲线，证明了本发明能够在组织修复中起到运输营养的作用。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，其特征在于：由上层、中层和下层的三层结构组成；所述支架以可降解聚合物为基体，纤维素纤维为增强相，按照每层结构的体积份数百分比为：上层10-20％，中层40-60％，下层30-40％；
其中：若三层结构都位于正交xyz轴上的z轴，则上层所用的纤维素纤维形态平行于xy轴平面，中层所用的纤维素纤维形态随机分布，下层所用的纤维素纤维形态垂直于xy轴平面。
2.根据权利要求1所述的一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，其特征在于：所述的上层和中层的纤维素纤维为棉花纤维素纤维CF和纤维素纳米纤维CNF的任意一种或两种，下层的纤维素纤维为木纤维块WCFB。
3.根据权利要求1所述的一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，其特征在于：所述的可降解聚合物所用单体为丙烯酰胺AM、丙烯酸钠AANa和聚乙二醇二丙烯酸酯PEGDA中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种具有三层结构和各向异性的软骨支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)聚合物溶液的配制：按比例将聚合物单体和引发剂A加入到溶剂A中,搅拌超声使其均匀分布；
2)CF浸润聚合物溶液：CF裁剪后堆积成0.1-10mm的高度，将步骤1)中的溶液滴加至CF上，真空处理使得聚合物溶液完全浸润CF；
3)CNF聚合物溶液的配制：将1w/v％-15w/v％的CNF加入到步骤1)中的溶液，搅拌1-3天使CNF分散均匀；
4)WCFB的制备：将樟子松或榉木的树木的木质部取出裁剪后置于50-60℃，含有2-6wt％的亚氯酸钠的醋酸/醋酸盐缓冲液中处理0.5-2天，取出用去离子水和乙醇轮洗三次，经冷冻干燥技术得到WCFB；
5)WCFB浸润聚合物溶液：将WCFB加入到步骤1)中的溶液，抽真空三次使得聚合物溶液充分进入WCFB中；
6)将步骤5所得材料作为下层，步骤3所得溶液加到步骤5所得材料上面作为中层，步骤2所得材料作为上层，最后单体进行聚合形成软骨支架。
5.根据权利要求4所述的一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，其特征在于：步骤1)中所述的聚合物比例为10-30wt％，引发剂A包括：2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮I2959，引发剂比例为0.05-0.5w/v％，溶剂A包括磷酸盐缓冲液PBS。
6.根据权利要求4所述的一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，其特征在于：步骤2)中CF裁剪面积为0.1-5cm2。
7.根据权利要求4所述的一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，其特征在于：步骤4)中醋酸/醋酸盐溶液的pH值为4.6，木质部取出裁剪成体积为0.01-2.5cm3。
8.根据权利要求4所述的一种具有三层结构和各向异性的软骨支架，其特征在于：步骤6)中单体进行聚合为紫外光射线引发10-30min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010232411.9A CN111388756B (zh) | 2020-03-28 | 2020-03-28 | 一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010232411.9A CN111388756B (zh) | 2020-03-28 | 2020-03-28 | 一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111388756A CN111388756A (zh) | 2020-07-10 |
| CN111388756B true CN111388756B (zh) | 2021-05-11 |
Family
ID=71411200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010232411.9A Expired - Fee Related CN111388756B (zh) | 2020-03-28 | 2020-03-28 | 一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111388756B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115581812A (zh) * | 2022-09-29 | 2023-01-10 | 中国人民解放军总医院第一医学中心 | 软骨支架及其制备方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020183858A1 (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-05 | Contiliano Joseph H. | Attachment of absorbable tissue scaffolds to scaffold fixation devices |
| CN1171643C (zh) * | 2002-02-19 | 2004-10-20 | 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 | 一种软骨组织工程支架复合材料 |
| EP1553991A1 (en) * | 2002-10-11 | 2005-07-20 | Cartificial A/S | Medical device comprising a bio-compatible polymeric product with a layered structure |
| DE10312144B4 (de) * | 2003-03-13 | 2006-12-14 | Technische Universität Dresden | Trägermaterial für die Gewebe- und Zellkultur und die Herstellung von Implantatmaterialien |
| JP2005314593A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 二軸延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜とその製造方法 |
| CN101172164A (zh) * | 2006-11-03 | 2008-05-07 | 中国科学院化学研究所 | 可生物降解及吸收的生物高分子纳米纤维膜材料及其制法和用途 |
| WO2010134943A1 (en) * | 2009-05-22 | 2010-11-25 | Soft Tissue Regeneration, Inc. | Mechanically competent scaffold for ligament and tendon regeneration |
| CN101574543B (zh) * | 2009-06-09 | 2014-10-29 | 广州迈普再生医学科技有限公司 | 一种基于自体细胞的人工关节软骨及其制备方法 |
| CN102293692A (zh) * | 2011-06-18 | 2011-12-28 | 四川大学 | 具有层状结构的仿生骨修复支架体及制备方法 |
| CN105194738B (zh) * | 2015-10-16 | 2018-07-31 | 四川大学 | 一种用作骨修复材料的自矿化温度敏感水凝胶及其制备方法和应用 |
| SE1651271A1 (en) * | 2016-09-27 | 2018-03-28 | Gpbio Ltd | Composition of alfa-tcp, silicate and phosphorylated amino acid |
-
2020
- 2020-03-28 CN CN202010232411.9A patent/CN111388756B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111388756A (zh) | 2020-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105999420B (zh) | 一种用于骨-软骨修复的功能梯度水凝胶的制备方法 | |
| US9993326B2 (en) | Method for use of a double-structured tissue implant for treatment of tissue defects | |
| CN111166933B (zh) | 一种3d打印可降解高分子支架与光交联水凝胶的复合支架 | |
| CA2602905A1 (en) | Photocrosslinkable oligo(poly (ethylene glycol) fumarate) hydrogels for cell and drug delivery | |
| CN112107731A (zh) | 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 | |
| RU2009137792A (ru) | Способ формирования вязких гелей, принимающих заданную форму, и их использование в качестве медицинского протеза | |
| CN102961784B (zh) | 一种细菌纤维素/聚乙烯醇复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN102671236B (zh) | 纳米纤维增强水凝胶仿生人工半月板复合材料的制备方法 | |
| CN111388756B (zh) | 一种具有三层结构和各向异性的软骨支架及其制备方法 | |
| US20100168872A1 (en) | Biomaterial scaffolds for controlled tissue growth | |
| Baiguera et al. | 3D printing decellularized extracellular matrix to design biomimetic scaffolds for skeletal muscle tissue engineering | |
| CN103480037B (zh) | 用于心衰辅助治疗的可注射型海藻酸基生物材料及其制备方法 | |
| CN108904880A (zh) | 一种3d打印pcl-pda-bmp2骨组织工程支架及其制备方法 | |
| CN114606189A (zh) | 一种促进神经干细胞增殖分化的脱细胞脊髓- GelMA水凝胶复合材料支架 | |
| CN106668950A (zh) | 一种可用于中枢神经修复的丝素三维支架 | |
| Dai et al. | Recent progress in 3D printing of elastic and high-strength hydrogels for the treatment of osteochondral and cartilage diseases | |
| CN107715175A (zh) | 一种plga/两性离子复合多孔骨组织工程支架及其制备方法 | |
| Amiryaghoubi et al. | Hydrogel-based scaffolds for bone and cartilage tissue engineering and regeneration | |
| CN109467719A (zh) | 生物杂化梯度水凝胶支架及其制备方法和应用 | |
| WO2023179544A1 (zh) | 一种负载间充质干细胞外基质的3d打印骨缺损修复支架及其制备方法 | |
| CN111282021B (zh) | 半月板复合支架及其制备方法 | |
| CN112940304A (zh) | 一种三维细胞培养支架、成纤维细胞凝胶及其制备方法 | |
| CN101721748B (zh) | 双基因活化的骨-软骨复合移植体及其制备方法和应用 | |
| CN113952508B (zh) | 一种大孔水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN115212353B (zh) | 一种生物支架及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210511 |