1.产品背景

      1999年世界卫生组织将骨关节炎与心血管疾病及癌症列为威胁人类健康的三大杀手。骨头患病时，人的内脏器官已经被“宿毒”彻底的渗透，由此而引发丧失活动能力、内分泌紊乱、贫血、心脏病等症状，直接表现为疼痛、麻木、关节变形、乃至瘫痪、加速死亡。其中最难忍受的是骨痛钻心，发病时感觉好象竹签刺进指甲缝里三寸一般，科学界认为患有骨病的人，就象霉变的糕点，一天天的正在腐烂。其平均年龄相比正常年龄普遍缩短10-15年，所以骨病被称为“不死癌症”。骨关节市场必将是一个逐步成熟并放大的市场，骨关节市场不同于三高、糖尿病等传统慢性病市场，由于骨关节炎带来的疼痛症状，会对老年人的生活带来巨大的痛苦及不便，改善症状成为一种刚性需求，在此基础上，2.48亿人群的市场基础将为骨关节市场提供广阔的发展空间。而本团队所研制的沃顿胶一体化梯度脱细胞软骨支架材料属于组织工程材料，组织工程材料可应用于修复软骨损伤，而软骨损伤则正是导致骨关节炎发生的一大重要因素同时也是治疗骨关节炎的重要手段。

       2.产品概述

      目前，组织工程软骨材料被认为是最有应用前景的关节软骨修复材料。在软骨组织工程领域中，人们试图通过获取数量充足、活力充足及分化良好的软骨细胞，将其种植在性状优良的支架材料上，辅以合适的生长因子及培养条件，从而得到符合软骨组织工程要求的人工软骨。其中，在软骨组织工程构建软骨的过程中，支架材料起到为细胞和生长因子提供支撑、粘附、分化、增殖及代谢场所的作用，可以把支架材料当作临时的细胞外基质（ExtracellularMatrix，ECM）。软骨细胞支架材料可分为天然软骨支架材料、人工合成软骨支架材料、复合软骨支架材料以及脱细胞支架材料四种类型，但这四类软骨支架材料各自存在一些无法解决的缺陷，至今为止仍然找不到一种性能出色的软骨修复材料。我们回顾前人的研究发现脐带沃顿胶组织（Wharton’sjelly）与软骨的成分和生物学行为极为相似！脐带沃顿胶是指除去脐带外膜和脐血管后剩下的黏液样结缔组织，经研究发现脐带沃顿胶组织含有丰富的氨基葡聚糖和胶原，其干重的50%是胶原，其余大部分为GAGs，而GAGs中的70%是透明质酸；另外脐带内无毛细血管，其营养获得及废物排泄依赖与脐血管和羊水之间的组织渗透。相对应的是，软骨组织细胞外基质中胶原（90%~95%是II型胶原）占15％，蛋白多糖占15％，水和阳离子占70％，经检测其胶原约占干重的50%；另外软骨组织内同样无血管，其营养获得及废物排泄主要依靠与关节滑液间的组织渗透。更重要的是，人类脐带可以在出生后低成本地获取，没有移植排斥反应，不违反伦理道德原则；对捐献者来说无人道主义伤害，感染风险低。因此脐带沃顿胶在理论上存在成为脱细胞软骨支架前体材料的可能性。

       对此，我们也进行了前期研究。首先，我们直接对脐带沃顿胶的组织形态和成分进行了分析，发现天然的沃顿胶与软骨组织在形态学上具有相似性；沃顿胶中含有大量的GAGs及胶原纤维，胶原纤维成分中含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型胶原，其中以Ⅱ型胶原为主，与软骨基质的组成成分高度相似。然后，我们利用沃顿胶组织采用消化冻融脱细胞后冻干，初步制备出了三维多孔海绵样支架，其理化生物学性能初步附合软骨支架的要求。另外，我们惊喜的发现，沃顿胶的质地有软硬之分，而且质地呈阶梯分布，几乎都是靠近脐血管的内层质地较硬，而靠近包膜的外层质地较软。于是，我们对沃顿胶组织进行了电镜观测，从而发现沃顿胶在脐带内是围绕脐血管的外环内纵编制状分布的，靠近脐血管周围的沃顿胶组织结构较紧密，力学强度较强，而靠近外周的沃顿胶组织结构疏松，力学强度较差，内外层沃顿胶的弹性模量有明显差异。

        由此，我们可以大胆推测，沃顿胶组织极有可能是一种合适的天然一体化梯度脱细胞软骨组织工程支架前体材料。如果利用沃顿胶的梯度结构规律制成一体化梯度脱细胞支架并对其成分及相关性能等指标进行检测，探究该方法的可行性及支架材料的不足，为以后的针对性改良做好前期工作和提供实验依据。这是一条崭新的思路，目前国内外尚未见到以天然梯度支架材料制作组织工程软骨的相关文献报道。