一种仿生矿化胶原膜及其制备方法和在制备医用材料中的应用与流程

本发明属于医用材料，具体涉及一种仿生矿化胶原膜及其制备方法和在制备医用材料中的应用。

背景技术：

1、腱骨组织在组织学上分为三个部分：肌腱/韧带，纤维软骨和骨，其在运动系统中扮演着重要角色。腱骨组织损伤部位以肩关节的肩袖肌腱和膝关节的前交叉韧带最为常见。肩袖肌腱撕裂的患者在普通人群和65岁以上人群中的发病率分别约为20.7％和50％。前交叉韧带撕裂是一种常见的运动损伤，多见于活动活跃的年轻人；每年每3500人中会有1人发生前交叉韧带损伤。因此，腱骨组织损伤是一种常见的运动系统疾病。

2、生理上，纤维软骨组织可以有效的将力从肌腱传递到骨，进而可以很好的防止应力集中、腱骨组织撕裂。临床上，腱骨损伤后的标准做法是去除骨表面的纤维软骨组织层以保证血液渗出，然后在缺少腱骨组织纤维软骨层的前提下，将肌腱/韧带与骨直接连接，以启动腱骨愈合。然而，这种愈合由于缺少腱骨组织纤维软骨层，是以腱骨组织疤痕愈合的方式进行，使得临床上20～94％的患者有发生再撕裂的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种仿生矿化胶原膜及其制备方法和在制备医用材料中的应用，本发明提供的仿生矿化胶原膜能够成功诱导干细胞分化为肌腱细胞或软骨细胞或骨细胞，且在体内可促进腱骨组织纤维软骨层再生，因此应用于修复腱骨损伤，具有显著的疗效。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种仿生矿化胶原膜，包括胶原原纤维；还包括沿着胶原原纤维的长轴分布于所述胶原原纤维外表面以及胶原原纤维内部的无机物；所述无机物为羟基磷灰石；

4、所述仿生矿化胶原膜中无机物的质量百分含量为6～62％。

5、优选的，所述仿生矿化胶原膜中无机物的质量百分含量为6～27％或31～36％或39～62％。

6、优选的，所述胶原原纤维为i型胶原原纤维。

7、本发明提供了上述技术方案所述的仿生矿化胶原膜的制备方法，包括以下步骤：

8、将胶原水凝胶和矿化液混合进行矿化，得到仿生矿化胶原水凝胶，所述矿化的时间为1～6天，所述矿化液中含有钙离子和磷酸根离子；

9、将所述仿生矿化胶原水凝胶进行冷冻干燥后压膜，得到所述仿生矿化胶原膜。

10、优选的，所述矿化液由钙盐溶液、磷酸盐溶液和非胶原蛋白模拟物形成；所述钙盐溶液中钙离子的摩尔浓度为1～4mmol/l，所述磷酸盐溶液中磷酸根离子的摩尔浓度为9～20mmol/l，所述钙盐溶液和磷酸盐溶液的体积比为1:1。

11、优选的，所述非胶原蛋白模拟物包括聚天冬氨酸，所述矿化液中非胶原蛋白模拟物的质量浓度为100～300μg/ml。

12、优选的，所述胶原水凝胶的制备方法包括以下步骤：

13、将胶原分子溶解于乙酸溶液中，得到胶原酸溶液，所述胶原分子为ⅰ型胶原分子，所述乙酸溶液的ph值为1～3，所述胶原酸溶液中胶原分子的质量浓度≥1mg/ml；

14、将所述胶原酸溶液在碱性条件下成胶，得到所述胶原水凝胶，所述成胶的时间≥20min。

15、本发明提供了上述技术方案所述的仿生矿化胶原膜或上述技术方案所述的制备方法制备得到的仿生矿化胶原膜在制备医用材料中的应用。

16、优选的，所述医用材料包括用于诱导干细胞分化为肌腱细胞的医用材料、用于诱导干细胞分化为软骨细胞的医用材料或用于诱导干细胞分化为骨细胞的医用材料。

17、本发明提供了一种仿生腱骨组织支架，包括上述技术方案所述的仿生矿化胶原膜或上述技术方案所述的制备方法制备得到的仿生矿化胶原膜。

18、本发明提供了一种仿生矿化胶原膜，包括胶原原纤维；还包括沿着胶原原纤维的长轴分布于所述胶原原纤维外表面(外矿化)以及胶原原纤维内部(内矿化)的无机物；所述无机物为羟基磷灰石；所述仿生矿化胶原膜中无机物的质量百分含量为6～62％。本发明提供的仿生矿化胶原膜，膜中无机物含量为6～62％，膜结构的主要特征为部分矿化的胶原原纤维(沿着胶原原纤维的长轴分布于所述胶原原纤维外表面和内部的无机物和胶原原纤维即为部分矿化的胶原原纤维)，且膜内无机物由胶原原纤维的内部至胶原原纤维外表面(内到外)层级组装。本发明提供的仿生矿化胶原膜体外可诱导间充质干细胞分化为纤维软骨细胞，体内可诱导纤维软骨组织再生，促进腱骨组织愈合，最大力学可恢复至正常的67％。因此，本发明提供的仿生矿化胶原膜用于仿生腱骨组织支架作为医用材料用于修复腱骨损伤，具有很大的市场潜力。

19、由实施例的结果可知：体外将间充质干细胞接种在本发明提供的仿生矿化胶原膜上，二代测序后分析发现：本发明提供的仿生矿化胶原膜中无机物含量在6～27wt％可诱导干细胞分化为肌腱细胞，31～36wt％体外可诱导干细胞分化为软骨细胞，39～62wt％体外可诱导干细胞分化为骨细胞。将本发明提供的仿生矿化胶原膜(无机物含量31～36wt％)植入大鼠腱骨缺损模型中发现：体内可促进腱骨组织纤维软骨层再生，最大力学恢复至正常的67％，效果显著。

技术特征：

1.一种仿生矿化胶原膜，其特征在于，包括胶原原纤维；还包括沿着胶原原纤维的长轴分布于所述胶原原纤维外表面以及胶原原纤维内部的无机物；所述无机物为羟基磷灰石；

2.根据权利要求1所述的仿生矿化胶原膜，其特征在于，所述仿生矿化胶原膜中无机物的质量百分含量为6～27％或31～36％或39～62％。

3.权利要求1或2所述的仿生矿化胶原膜，其特征在于，所述胶原原纤维为i型胶原原纤维。

4.权利要求1～3任一项所述的仿生矿化胶原膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述矿化液由钙盐溶液、磷酸盐溶液和非胶原蛋白模拟物形成；所述钙盐溶液中钙离子的摩尔浓度为1～4mmol/l，所述磷酸盐溶液中磷酸根离子的摩尔浓度为9～20mmol/l，所述钙盐溶液和磷酸盐溶液的体积比为1:1。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述非胶原蛋白模拟物包括聚天冬氨酸，所述矿化液中非胶原蛋白模拟物的质量浓度为100～300μg/ml。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述胶原水凝胶的制备方法包括以下步骤：

8.权利要求1～3任一项所述的仿生矿化胶原膜或权利要求4～7任一项所述的制备方法制备得到的仿生矿化胶原膜在制备医用材料中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述医用材料包括用于诱导干细胞分化为肌腱细胞的医用材料、用于诱导干细胞分化为软骨细胞的医用材料或用于诱导干细胞分化为骨细胞的医用材料。

10.一种仿生腱骨组织支架，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的仿生矿化胶原膜或权利要求4～7任一项所述的制备方法制备得到的仿生矿化胶原膜。

技术总结
本发明属于医用材料技术领域，具体涉及一种仿生矿化胶原膜及其制备方法和在制备医用材料中的应用。本发明提供了一种仿生矿化胶原膜，包括胶原原纤维；还包括沿着胶原原纤维的长轴分布于所述胶原原纤维外表面以及胶原原纤维内部的无机物；所述无机物为羟基磷灰石；所述仿生矿化胶原膜中无机物的质量百分含量为6～62％。本发明提供的仿生矿化胶原膜体外可诱导间充质干细胞分化为纤维软骨细胞，体内可诱导纤维软骨组织再生，促进腱骨组织愈合，最大力学可恢复至正常的67％。因此，本发明提供的仿生矿化胶原膜用于仿生腱骨组织支架作为医用材料用于修复腱骨损伤，具有很大的市场潜力。

技术研发人员：陈晓,茵梓,张涛,陈扬武,沈炜亮,徐永强,聂月朋
受保护的技术使用者：良渚实验室
技术研发日：
技术公布日：2025/3/20