一种软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置

本发明涉及一种医疗器械，特别是一种软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置。

背景技术：

1、微针因其独特的成分和结构，在皮肤创伤、角膜损伤、心肌梗死、子宫内膜损伤、脊髓损伤等多种组织再生中受到广泛关注。微针可以有效穿透坏死组织或生物膜的屏障，提高治疗药物的生物利用度。使用微针递送生物活性分子、细胞修复药物和生长因子可以实现缺损组织的愈合与修复。

2、微针的分层结构源于昆虫触手的分层结构，通过分层微针与皮肤组织的物理互锁，分层微针的粘附能力不受恶劣环境(例如大量失血、伤口面凹凸不平)的影响，因此适用于不同部位的出血区域。

3、异形通道在微针中的应用能够极大提高药物递送效率。异形通道可以根据药物递送的需求进行设计，提高药物渗透性和吸收率，改善治疗效果。除此之外，异形通道所形成的空腔能一定程度上给微针减重，贴合皮肤发生相应变形，提升微针装置与受损组织的连接性。微针内部通道的形状和尺寸优化后，也可以减少微针在穿透皮肤时产生的摩擦和刺激，降低患者的疼痛和不适感，提高治疗舒适度。

4、微针贴片是将注射针减小到纳米级，可以仅通过范德华相互作用制造出的具有极大柔韧性和对不规则、复杂形貌的地貌呈现高粘附力的贴片装置。可实现快速出血控制以及有效闭合伤口，防止伤口部位过多血液渗漏和外部污染。

5、近年许多重要的研究集中在组织或器官再生问题上，如骨和软骨、皮肤缺损或伤口愈合、外周神经和牙周组织，具有可控制造参数的细胞外基质材料(ecm)材料由于其对生理和病理环境的良好模拟，已成为生物力学、药物筛选、药物递送和疾病模拟等领域研究人员的辅助工具。ecm广泛存在于生物体内，是机体组织细胞进行一切生物学活动的场所和微环境，由机体细胞合成并分泌到细胞外，分布在细胞表面及细胞之间。其主要成分包括胶原蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、氨基聚糖及生长因子成分等。这些蛋白质及多糖分子在调节细胞反应等方面起着关键作用，能够诱导并促进细胞的迁移、增殖、分化以及血管生成，是机体组织修复的基础。细胞外基质材料可作为组织修复的理想材料之一，具有广泛的应用前景。

6、提供软组织细胞生长环境的可注射细胞外基质材料(iecm)包含复杂的组织成分并模拟天然微环境，提供了有吸引力的生物活性，在软骨组织重塑方面表现出巨大的优势，将iecm加入微针装置是软组织缺损修复的一种有前途的方法。基于iecm的微针装置在软骨再生方面具有巨大优势；例如，再生细胞或修复药物可以均匀地封装到微针中，进入人体后能够形成修复组织用于填充不规则的组织缺损，iecm提供的软组织细胞生长的环境有利于药物与软组织的融合，引导软组织的快速修复，表明它们在软骨再生方面的潜在应用价值。

7、组织修复或再生是最复杂的生物过程之一，是指将受损组织恢复到具有完整功能的正常状态。虽然小损伤可以通过机体的调节来治愈，但对于不可自愈的病理缺陷或大面积损伤通常需要特殊的再生治疗。近年来，随着组织修复机制的深入探索和生物材料的发展，用于微创递送治疗剂的mn已成为促进组织修复和愈合的新兴技术。

8、当前常用的软组织修复方法主要有手术缝合、自体组织移植、异体组织移植等。这些方法在临床上都有一定的应用，但也存在不同程度的缺陷。因此，本发明将微针和修复软组织的可注射性细胞外基质材料相结合，利用iecm的可注射性与生物相容性，将微针与药物送到病变部位、与周围组织自然融合在人体组织外也能稳固在关节处、实现药物递送、封存流出的血液、促进组织细胞的快速生长。这种治疗方法可以避免术后疼痛、创面感染、能力恢复时间长等问题，也为组织修复治疗方面提供更多的选择，提高临床治疗效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种能够在不规则组织表面实现有效粘附以及穿透皮肤能够快速止血的软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置。

2、为了实现上述目的，本发明一个方面提供的软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置，包括：

3、提供软组织细胞生长环境的可注射细胞外基质材料、异形通道分层微针、单层微针、微针基底矩阵和医疗级别隔离片，软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置针头上有多层物质覆盖，从内到外依次包含多巴胺(da)和抗菌肽(amp,krwwkwwrrc)、聚己内酯(pcl，mw～80000)和聚乙烯醇(pva，30％w/v)，75mg/ml的gdp聚合物与光引发剂i2959(1％w/v)和cacl2(200mmol/l)混合(gdp@ca2+)的止血明胶，和脱细胞软骨基质材料(ddc)，微针基底矩阵外由医疗级别隔离片包裹。

4、作为优选，软软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置的材料选择具有可注射性、生物相容性和支撑性的可注射细胞基质材料(脱细胞软骨基质材料，ddc)。

5、作为优选，基于关节部位组织结构特点，软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置基底形成的微针长度不一、角度不同、形状不同、直径不同，内部液体输送通道形状不同。关节软骨处的微针为单层微针，高度范围在350～450μm，与基底的夹角为90°，针体底端直径为150～200μm，针尖直径为5～60μm，针尖夹角为30°，内部通道选用圆柱形，置于微针中部，高度范围100～150μm；关节活动处的异形通道分层微针总高为650～800μm，异形通道分层微针的中心轴线与基底的夹角范围为70°～80°，底部的圆柱结构的直径为200～300μm，上端树状结构的直径在400～700μm，上端椎体针尖直径5～60μm，顶端针尖夹角30°，内部通道选择树杈状，通道高度在600～750μm，树杈通道连接于异形通道分层微针。

6、与现有软组织修复方式相比，本发明具有以下优势：

7、(1)本发明材料新颖，软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置采用提供适宜软组织细胞生长的生物环境的脱细胞软骨基质材料(ddc)作为微针装置的生物营养层。可注射性外基质作为一种前景广阔的组织工程仿生生物材料，其中ddc应用于关节部位的缺损修复，能够在组织修复的过程中、消除人体免疫系统的排斥反应，引导缺损组织的分化，进一步提高组织修复的效率。微针包含的的ddc具有良好的生物组织引导性，能够提升止血能力，ddc进入人体后引导结缔组织、皮下组织修复，ddc进入人体环境内不会引起排斥反应，修复过程中ddc分子也能够成为受损的肌肉组织、纤维组织的一部分，加快完成破损关节的修复；

8、(2)本发明结构新颖，将微针技术应用于软组织的缺损修复，特别是制成了一种软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置，装置刺入受损组织后，异形通道分层微针的空腔结构在外部挤压力和人体内压强的作用下发生横向变形从而稳固在关节部位附近，稳定后，异形通道分层微针内部的异形通道与单层微针内部的柱形通道开始快速输送药液，实现止血、修复组织缺损；

9、(3)本发明具有足够的柔韧性与粘附性，软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置中包含的pcl、pva表现出较高的机械强度与环境适应性。微针装置能够适应具有复杂形貌的基材，在出血潮湿条件下也能紧密粘附在组织上；微针装置的爆破压力能达到6.8±0.55kpa，数值大于血压，满足伤口止血密封的要求。同时在拉伸、压缩和扭曲条件下，微针装置在潮湿环境中表现出超过200％的粘附力，出血状态下稳固于组织关节；

10、(4)本发明软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置释放的ca2+离子、多巴胺和抗菌肽分子具有良好的止血能力并且能够防止微生物感染。载有ca2+离子的微针进入关节组织后，ca2+离子释放到靶细胞促进止血，ca2+通过与血液中的血小板结合来激活凝血级联反应，在ca2+浓度为200mmol/l时，凝血时间约为6分钟，缩短凝血时间；

11、(5)本发明软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置所采用的医疗级别隔离片能够保证异形通道微针的存储条件，隔离微生物等污染源的污染，实现随用随取的目的；

12、(6)本发明软组织缺损修复的异形通道双结构微针装置所采用的多角度针体可以高度贴合关节软骨，在使用该给药装置时，可以实现破损关节和针体的高度贴合，分层针体会提高与关节的连接性，达到精确给药的目的；

13、(7)本发明安全有效，适用软组织缺损修复，便于较大范围的推广使用。

14、应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。

15、本技术文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。