活性纤维增强酶解水凝胶复合3D打印电活性支架时序性调控软骨内骨化的研究

20251216

科学研究和技术服务业

已具备制备具有压电活性生物陶瓷三维支架的技术，可用于发展新型生物活性骨植入修复材料。

生物活性骨植入修复材料的转化，属于三类医疗器械，现阶段该技术还处于实验室研究阶段，若要进行转化，需要对方提供场地和设备进行从实验室到产品研发的放大工艺优化，提供资金开展生物安全性、大动物实验有效性评价，最终通过临床试验或同品种比对，才能进入到注册申报阶段。

仅限国内转让

若能成功转化，本项目研发的骨修复材料，通过电活性匹配天然骨的电生理活性，预期能显著提高骨再生修复效率，为解决临床治疗中对难愈性骨再生修复和功能重建欠佳提供潜在的解决方案。

北京市自然科学基金项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

针对大段骨缺损再生修复，本研究基于骨发育工程的软骨内骨化机制，从三个层面对骨组织工程支架进行了梯度设计：1）合成了具有光交联特性的丙烯酸酯改性明胶GelMA和透明质酸HAMA，同时加入两端带有巯基可被金属蛋白酶切割的肽段（HS-MMP-SH）作为交联剂，制备了具有细胞响应降解的水凝胶；2）将GelMA、HAMA和氯化镁的混合溶液通过静电纺丝制备具有生物活性离子释放的纤维，在均质器中分散为短纤维后与前述水凝胶复合，得到活性纤维增强的MMP响应降解水凝胶；3）合成了具有压电效应的白磷钙石（PWH），与beta-磷酸三钙按一定比例混合后，通过3D打印或者模板法，结合烧结技术制备得到三维多孔生物陶瓷电活性支架，将活性纤维增强的水凝胶灌注到陶瓷支架的多孔结构中，即可得到一种具有镁含量和模量双梯度的骨组织工程支架。该支架可以用于大段骨缺损的再生修复，模拟软骨内成骨机制有效加速新骨生成和功能重建。