(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211119201.4 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 华东交通大 学 地址 330000 江西省南昌市经开区双港东 大街808号华东交通大学先进材料研 究院 (72)发明人 罗红林　仲冰冰　朱享波　张全超　 杨志伟　万怡灶　 (74)专利代理 机构 天津市北洋 有限责任专利代 理事务所 12 201 专利代理师 李丽萍 (51)Int.Cl. A61L 27/40(2006.01) A61L 27/20(2006.01) A61L 27/56(2006.01)C12N 1/20(2006.01) C12R 1/02(2006.01) (54)发明名称 具有界面 阻隔层的细菌纤维素基一体化骨 软骨支架及制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种具有界面 阻隔层的细菌 纤维素基一体化骨软骨支架， 由软骨层、 界面阻 隔层和软骨下骨层组成， 软骨层、 界面阻隔层和 软骨下骨层各层材料均为细菌纤维素纳米纤维， 界面阻隔层的孔隙结构相比软骨层和软骨下骨 层的孔隙结构更为致密， 以阻隔骨组织与软骨组 织相互迁移， 制备过程中， 在细菌纤维素膜内引 入微米级孔隙的同时膜液界面细菌纤维素纳米 纤维连续不断地分泌， 使 得细菌纤维素纳米纤维 贯穿各层， 提高了支架各层的界面结合强度， 从 而使界面阻隔层与软骨下骨层和软骨层为不可 分割的一体化结构， 界面阻隔层的纳米纤维网络 结构为维持软骨和软骨下骨相异的生理环境提 供了重要结构基础。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115414532 A 2022.12.02 CN 115414532 A 1.一种具有界面阻隔层的细菌纤维素基一体化骨软骨支架， 其特征在于， 该一体化骨 软骨支架由软骨层(1)、 界面阻隔层(2)和软骨下骨层(3)组成， 所述软骨层(1)、 界面阻隔层 (2)和软骨下骨层(3)各层材料均为细菌纤维素纳米纤维， 所述界面阻隔层(2)为软骨下骨 层(3)与软骨层(1)的过渡区域， 其中， 所述界面阻隔层(2)的孔隙结构相比所述软骨层(1) 和软骨下骨层(3)的孔隙结构更为致密、 且所述软骨层(1)的孔隙结构比所述软骨下骨层 (3)的孔隙结构致密， 以阻隔骨组织与软骨组织相互迁移， 所述界面阻隔层(2)与软骨下骨 层(3)和软骨层(1)为不可分割的一体化结构； 该一体化结构的骨软骨支架采用模板 法和膜 液界面培 养法制备。 2.根据权利要求1所述的一体化骨软骨支架， 其特征在于， 制备过程中， 通过在阵列型 针状模具内连续地间歇添加细菌培养基， 实现在形成所述软骨层(1)和软骨下骨层(3)过程 中引入微米级孔隙的同时膜液界面细菌纤维素纳米纤维连续不断地分泌， 从而获得细菌纤 维素纳米纤维贯穿所述的软骨层(1)、 界面阻隔层(2)和软骨下骨层(3)、 且相互交织的一体 化多孔细菌纤维素支 架。 3.根据权利要求2所述的一体化骨软骨支架， 其特征在于， 所述软骨层(1)和软骨下骨 层(3)内的孔隙均为微米级孔隙， 该微米级孔隙由在阵列型针状模具内培养细菌纤维素膜 过程中模具微针所阻碍细菌纤维素纳米纤维分布的空间形成， 所述微米级孔隙的孔径及孔 间距与分布在所述阵列型针 状模具上的微针的粗细 及阵列的中心间距基本一 致。 4.根据权利要求3所述的一体化骨软骨支架， 其特征在于， 该一体化骨软骨支架的整体 形状根据受体骨软骨缺损部位的实际需求， 通过调整 所述阵列型针状模具的形状和尺寸来 确定。 5.一种用于制备如权利要求1至4任一所述的一体化骨软骨支架的阵列 型针状模具， 其 特征在于， 该阵列型针状模具包括底座(4)和上盖(6)， 所述底座(4)和上盖(6)的相对面上 均设置有 呈阵列型均匀分布的微针(5)； 所述上盖(6)与所述底 座(4)的边缘之间留有空隙； 所述底座(4)上微针的粗细、 高度和阵列的中心间距均大于或等于所述上盖(6)上微针的粗 细、 高度和阵列的中心间距。 6.根据权利 要求5所述的阵列型针状模具， 其特征在于， 所述底座(4)和上盖(6)的材质 包括PDMS、 PMMA、 PTFE、 铝和铜中的一种。 7.一种如权利要求1至4中任一所述的一体化骨软骨支架 的制备方法， 其特征在于， 采 用如权利要求5或6所述的阵列型针 状模具， 并包括以下步骤： 步骤一、 在无菌环境下， 将菌液接种到经紫外灭菌的阵列型针状模具的底座(4)内， 在 30℃条件下静态培 养2天， 制得厚度为1m m细菌纤维素基底 膜； 步骤二、 制备软骨下骨层(3)： 在30℃条件下， 以0.02～0.04 mL/cm2的加液量将细菌培养 基从所述的阵列型针状模具上方均匀地添加在细菌纤维素基底膜表面， 待细菌纤维素膜表 面的细菌培养基消耗完毕后再次加液， 重复加液10～40次， 至细菌纤维素膜表面没过底座 (4)的微针针头， 最 终在基底膜上形成厚度为 1～4mm、 且具有微米级孔隙结构的软骨下骨层 (3)； 步骤三、 制备界面阻隔层(2)： 按照0.02～0.04mL/cm2的加液量将细菌培养基均匀地添 加在软骨下骨层(3)的表面， 待细菌纤维素膜表面的细菌培养基消耗完 毕后再次加液， 重复 加液1～3次， 最终在所述的软骨下骨层(3)上形成厚度为60～200 μm， 具有致密纳米纤维网权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115414532 A 2络结构的界面阻隔层(2)； 步骤四、 制备软骨层(1)： 将阵列型针状模具的上盖(6)盖在界面阻隔层(2)上， 按照 0.02～0.04mL/cm2的加液量将细菌培养基经过上盖(6)周边与底座(4)侧壁之间的空隙均 匀地添加在界面阻隔层(3)的表面， 待细菌纤维素膜表面的细菌培养基消 耗完毕后再次加 液， 重复加液10～20次， 最终在所述的界面阻隔层(2)上形成厚度为1～2mm、 且具有微米级 孔隙结构的软骨层(1)， 所述软骨层(1)的微米级孔隙结构比所述软骨下骨层(3)的微米级 孔隙结构致密； 步骤五、 静置培养1天后， 去除所述上盖(6)和底座(4)及细菌纤维素基底膜， 将制备的 细菌纤维素基一体化支架纯化并冷冻干燥后， 即为具有软骨下骨层(3)、 界面阻隔层(2)和 软骨层(1)三层结构的一体化骨软骨支 架。 8.根据权利要求7所述的一体化骨软骨支架的制备方法， 其特征在于， 所述阵列型针状 模具的底座(4)和上盖(6)上的微针的形状包括圆柱、 圆锥、 圆台、 棱锥和棱台 中的一种。 9.根据权利要求8所述的一体化骨软骨支架的制备方法， 其特征在于， 所述阵列型针状 模具的底座(4)和上盖(6)上的微针均为圆柱： 所述底座(4)上， 微针直径为D1， 微针高度为 H1， 阵列中心间距为A1； 所述上盖(6)上， 微针直径 为D2， 微针高度为H2， 阵列中心间距 为A2； 其中， D1为300～600 μm， D2为2 00～400 μm， A1为0.5～2mm， A2为0.5～2mm， H1为2～ 6mm， H2为2 ～4mm。 10.根据权利要求7所述的一体化骨软骨支架 的制备方法， 其特征在于， 添加细菌培养 基的加液方式是雾状喷洒或是液态注射， 以使细菌培养基在细菌纤维素基底膜表面或是细 菌纤维素膜 表面均匀浸润。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115414532 A 3