一种关节软骨修复仿生支架

本技术涉及关节软骨修复，尤其涉及一种关节软骨修复仿生支架。

背景技术：

1、关节软骨是位于两节关节连接处，关节软骨朝向关节的面较为光滑，关节软骨具有弹性，来降低关节运动时的摩擦，同时可以缓冲运动中产生的冲击，当关节软骨受损时，需要在关节外部安装外骨骼支架，来对关节软骨进行保护，而现有的修复支架主要采用软骨移植或细胞移植来实现，还存在以下不足：

2、1、软骨移植分为自体软骨移植及异体软骨移植，利用软骨细胞在体外分化成软骨后进行体内移植。由于软骨细胞的来源有限，自体或异体可用于植入的软骨数量少，需等待供给软骨。而软骨细胞在体外增殖的过程中发生去分化，软骨细胞表型向成纤维细胞转变，易影响细胞移植到体内分泌软骨基质的功能，故软骨移植对关节软骨修复的能力有限。且异体软骨移植易出现免疫反应，具有软骨来源是否有传染性疾病的风险。而自体软骨移植技术后易出现植入物增生、脱落，以及关节僵硬等不良状况，骨膜肿胀等术后并发症也会频发，由此引起患者术后康复效果不良、关节疼痛不缓解等诸多弊端。

3、2、细胞移植可选择自体软骨细胞，也可选择软骨膜细胞、骨膜细胞和骨髓细胞，混合其他天然材料进行关节软骨注射。此类细胞需在体内进行一系列的细胞转变最终分化为具有损伤区细胞表型的软骨细胞，过程时间较长，且未完成分化的软骨细胞性能稳定性较差，易发生钙化和骨化。且自身免疫型风湿性关节炎、高龄人群等软骨缺损患者并不适合自体软骨细胞移植，术后如何制定个体化的康复方案，不同时期的核磁共振对移植物的评估，增加新生修复组织中透明软骨的比例等问题仍需进一步改进。

4、针对上述问题，目前急需一种能够替代或弥补软骨移植或细胞移植不足的修复支架。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种关节软骨修复仿生支架，以解决上述背景技术中的不足，解决微骨折术、软骨植入等传统治疗方法由于修复组织与原始软骨相比机械稳定性差的问题，实现关节软骨再生，并使其完全填充。

2、本实用新型为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

3、一种关节软骨修复仿生支架，其特征在于：包括支架上层、支架下层和位于支架上层与支架下层之间的中间连接层，所述中间连接层表面附着有球形的氧化石墨烯或羟基磷灰石。支架上层模仿软骨的天然结构特点，发挥局部促进成软骨细胞粘附作用；支架下层使用多孔材料，提高与软骨下骨的天然相似性；中间连接层表面附着球形的氧化石墨烯或羟基磷灰石，用于成骨干细胞招募。

4、作为一种优选，所述中间连接层采用力学性能优异的高分子材料，以稳定支架结构，提高支架溶胀性能及保湿性能，保证仿生支架的结构稳定性，同时防止软骨-软骨下骨脱层的发生。

5、作为一种优选，所述中间连接层为水凝胶。

6、作为一种优选，所述支架上层采用胶原或聚乳酸材料。

7、作为一种优选，所述支架下层采用骨粉或聚乳酸材料。

8、作为一种优选，所述中间连接层填充入支架上层、支架下层材料的孔隙中。

9、作为一种优选，所述氧化石墨烯为纳米级氧化石墨烯。

10、作为一种优选，所述支架上层为软骨修复层，设置成三维网状结构，具有高度抗张能力，促进人体局部组织液蛋白质吸附到表面，通过黏着斑和细胞骨架形成细胞牵拉力(ctf)，易于成软骨细胞的附着成型，同时减少细胞异型生长，促进形成相对均匀且光滑平整的新生软骨层；所述支架下层为松质骨层，成分与结构接近天然骨，强度接近松质骨，该层具备分布均匀的骨层孔隙和一定厚度的骨层孔洞，在微观层面构建成分子交叉排列的网格结构，最终形成仿生骨小梁海绵体，有效减少因新生软骨过度增长导致松质骨层承受过度而受损后产生的骨异构情况，完成软骨-软骨下骨一体化修复。

11、中间连接层表面附着球形的氧化石墨烯或羟基磷灰石，并填充入支架上层、支架下层材料孔隙中，球形的氧化石墨烯或羟基磷灰石作为生长因子，在局部软骨缺损区域快速达到并维持有效药物浓度，原位招募关节组织液中的成软骨干细胞进行软骨分化。

12、球形的氧化石墨烯或羟基磷灰石位于中间连接层表面，可通过镶嵌固定的方式实现。

13、本实用新型的有益效果是：

14、本实用新型采用双层复合材料，以水凝胶作为支架连接，分为上层软骨修复层与下层松质骨层，有效地仿生了软骨结构，使用具有良好力学性能的材料进行支架整体嵌入式填充，力学支撑度良好。支架具有大的比表面积，表面的粗糙度高，有利于贮存更多生长因子，并有助于软骨细胞的迁移、寄居、分化、增殖，是优良的关节软骨修复用仿生支架。

技术特征：

1.一种关节软骨修复仿生支架，其特征在于：包括支架上层、支架下层和位于支架上层与支架下层之间的中间连接层，所述中间连接层表面附着有球形的氧化石墨烯或羟基磷灰石；

2.根据权利要求1所述的关节软骨修复仿生支架，其特征在于：所述中间连接层采用力学性能优异的高分子材料，以稳定支架结构。

3.根据权利要求2所述的关节软骨修复仿生支架，其特征在于：所述中间连接层为水凝胶。

4.根据权利要求1所述的关节软骨修复仿生支架，其特征在于：所述支架上层采用胶原或聚乳酸材料。

5.根据权利要求1所述的关节软骨修复仿生支架，其特征在于：所述支架下层采用骨粉或聚乳酸材料。

6.根据权利要求1所述的关节软骨修复仿生支架，其特征在于：所述氧化石墨烯为纳米级氧化石墨烯。

7.根据权利要求1所述的关节软骨修复仿生支架，其特征在于：所述球形的氧化石墨烯或羟基磷灰石位于中间连接层表面，通过镶嵌固定的方式实现。

技术总结
本技术提供一种关节软骨修复仿生支架，涉及关节软骨修复技术领域，包括支架上层、支架下层和位于支架上层与支架下层之间的中间连接层，所述中间连接层表面附着有球形的氧化石墨烯或羟基磷灰石。本技术采用双层复合材料，以水凝胶作为支架连接，分为上层软骨修复层与下层松质骨层，有效地仿生了软骨结构，使用具有良好力学性能的材料进行支架整体嵌入式填充，力学支撑度良好。支架具有大的比表面积，表面的粗糙度高，有利于贮存更多生长因子，并有助于软骨细胞的迁移、寄居、分化、增殖，是优良的关节软骨修复用仿生支架。

技术研发人员：左言,张立婷,孟长宏,韩菡,李逸凡,王舒
受保护的技术使用者：山东中医药大学
技术研发日：20230614
技术公布日：2024/4/17