[發明專利]可降解皮膚組織工程支架材料及其制備的方法

無效

• 申請號: 200810058675.6
• 申請日: 2008-07-14
• 公開（公告）號: CN101507834A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 陳慶華;楊喜昆;李娜娜
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: A61L27/24
• 分類號: A61L27/24;A61L27/20;A61L27/60
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及的是一種生物醫學組織工程領域的材料，特別是采用自然界的多糖類物質利用共混法來制備皮膚組織工程支架的方法。

背景技術

組織工程皮膚是組織工程學中發展最早、最成熟的領域，最早的研究是從天然材料開始，后來為天然材料和合成材料的復合，直到現在為合成材料和生物材料的雜化、交聯、互傳網絡，以及最近的人工合成類天然材料——仿生材料。但目前的材料仍存在一些缺陷，為了滿足體外人工器官的構建，生物可降解材料的生物相容性、理化性能、體內降解速率、緩釋性能以及滿足特定組織要求的支架制備方法和工藝都需要得到進一步的完善和改性。與其他醫學應用中的生物材料性能不同，組織工程支架材料作為細胞生長代謝的外環境，其生物相容性是材料選擇的關鍵。

雖然目前有自體皮移植、異體皮移植等諸多方法，但都存在一定局限性。組織工程皮膚在臨床上應用成功給皮膚缺損患者帶來了希望。針對目前研究應用于組織工程皮膚高分子薄膜的吸濕性和透水性差的問題，我們提出制備以魔芋葡甘聚糖為基的共混膜。魔芋葡甘聚糖具有良好的成膜和凝膠性，并具有良好的生物降解性、生物相容性、一定的生物活性等功能，同時特殊的分子結構使其具有較好的吸濕性和透水性，因此魔芋葡甘聚糖作為一種新型的生物材料，近幾年在組織工程領域的研究已日益活躍；膠原蛋白是肌體自然蛋白，對皮膚表面的蛋白質分子具有較大的親和力、較弱的抗原性、良好的生物相容性和生物降解安全性，可降解吸收，粘著力好，具有獨特的皮膚修復功能，在皮膚組織工程中已經有了較深入的研究。膠原原纖維的基本結構單位是原膠原分子，其相對分子質量約為1×10⁴～3×10⁵道爾頓。其氨基酸組成比較特殊(表1)，甘氨酸含量約占1/3，脯氨酸和羥脯氨酸約占1/4。原膠原分子在膠原原纖維中有規則地相互錯位，首尾相隨，平行排列而成纖維束。每個原膠原分子由三條α-肽鏈組成，α-肽鏈自身為α螺旋結構，三條α-肽鏈則以平行、右手螺旋形成纏繞成“草繩狀”三股螺旋結構(圖1)，氨基酸排列順序是十分規整的，幾乎每隔兩個氨基酸殘基，便出現一個甘氨酸，且甘氨酸(Gly)—脯氨酸(Pro)—羥脯氨酸(Hyp)的三連順序經常出現。膠原中3條多肽鏈通過離子鍵、氫鍵、非極性基團疏水鍵和一些交聯鍵(醛醇縮合、醛鞍縮合、醛醇組胺酸交聯)形成側聯接(側鏈連接)、賴氨酸在膠原的交聯中起主要作用。

以下為II型膠原的結構：如圖1所示。

殼聚糖(CS)是甲殼素的脫乙酰化衍生物，其結構與硫酸軟骨素、透明質酸等物質類似，是一種由2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖通過β-1，4糖苷鍵聚合的天然聚陽離子多糖，分子量1×10⁴～3×10⁵道爾頓。其分子結構式如下所示：

表1??II型膠原的氨基酸組成

殼聚糖是甲殼素脫乙酰后的一系列堿性多糖(pKa＝6.3)，具有獨特的分子結構特征、化學性質及生物功能。它能與細胞負電成分呈現非特異相互作用，具有良好的生物相容性和生物可降解性，并可調控生物活性分子釋放，降解產物為對人體無毒的N-乙酰胺基葡萄糖和氨基葡萄糖，降解過程中產生的中間產物在體內不積累，無免疫源性，殼聚糖具有優良的生物相容性、保濕性能、成膜性能等功能，在皮膚修復中已得到廣泛的應用。

魔芋葡甘聚糖(KGM)，主鏈由D-甘露糖和D-葡萄糖以β-1，4吡喃糖苷鍵鏈接的雜多糖，在甘露糖主鏈的C₃位上存在著通過β-1，3鍵結合的支鏈結構，大約每32個糖殘基上有3個左右支鏈，支鏈只有幾個殘基的長度，并且某些糖殘基上可能有乙酰基，約每19個糖殘基上有一個，以酯的方式相結合。其分子量為1×10⁶～2×10⁶道爾頓，1％的KGM水溶膠粘度為10^-4mPa·s，KGM的分子結構式如下所示：

目前以魔芋葡甘聚糖為基的載體已有廣泛的應用，而且以魔芋葡甘聚糖為基的細胞播植支架材料已經取得了一些進展。劉學旭、王碧等進行了膠原/葡甘聚糖/硫酸軟骨素復合膜對全層皮膚損傷修復的研究，結果表明這種復合物生物相容性良好、有促進皮膚結構再生的能力且無明顯的免疫排斥反應。因此，本發明提出的采用自然界的多糖類物質利用共混法來制備皮膚組織工程支架的方法，將可能解決薄膜吸濕性和透水性差及形成積液而導致細菌繁殖的問題，實現進一步的自體皮移植治療，在皮膚組織工程的修復中應具有較好的研究意義和廣泛的應用前景。

發明內容