[發明專利]一種蜂窩狀絲素蛋白多孔支架及制備方法

有效

• 申請號: 201110407264.5
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102430155A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 錢軍民;金欣霞;楊騰飛;喬冠軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61L27/56
• 分類號: A61L27/56;A61L27/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于生物材料領域，尤其涉及周圍神經、韌帶、肌腱等具有縱行形貌組織的組織工程技術，具體涉及一種仿生植物組織多孔結構的蜂窩狀絲素蛋白多孔支架及制備方法。

背景技術

組織工程技術作為一種新興的再生醫學技術，它主要是通過在可生物降解的三維多孔支架材料上種植細胞、繼而進行體外/體內培養以實現對缺損組織或器官修復的一類技術。組織工程技術在解決目前臨床上組織或器官移植存在的供體來源不足、免疫排斥反應等問題方面給予了厚望。

在組織工程技術中，三維多孔支架材料在很大程度上決定著組織工程技術的成敗，它決定著種植細胞的粘附、增殖、分化和生長等行為，進而影響細胞各種功能。為滿足組織工程技術對仿生多孔支架的需求，人們已提出多種制備三維多孔支架材料的方法，如發泡法、靜電紡絲、相分離法、冷凍干燥法、快速成型法、脫細胞組織法等，這些方法在組織工程技術領域均得到了重視并取得了很大進展。從孔結構看，多孔支架主要包括泡沫狀、蜂窩狀和纖維狀三種，其中蜂窩狀孔的制備在技術上更富挑戰性。在實際的多孔支架應用中，一方面，大量研究表明，蜂窩狀多孔支架可促進細胞-支架共培養期間支架內外的物質交換速度，有利于維持種植于支架內部細胞的正常生長；另一方面，在利用組織工程技術修復周圍神經、肌腱和韌帶等具有縱行形貌的缺損組織時，即它們呈現由大量平行基膜管構成的蜂窩狀結構，必須采用具有與其類似結構的多孔支架才能最大程度地實現組織再生修復和功能恢復。為此，申請人在之前申請的發明專利(申請號為201010602753.1)中，提出一種仿生植物組織蜂窩狀孔結構的多孔支架制備方法，并利用該方法制備出聚(乳酸-羥基乙酸)、聚乳酸、聚己內酯或聚羥基乙酸等多孔支架。它們都是人工合成的聚酯類生物高分子材料，具有良好的力學性能、生物可降解性和生物相容性等，然而這些材料自身呈疏水性，并且高分子鏈中缺乏活性基團，難以進行生物學修飾。為充分利用這一新技術的優勢，通過將其擴大適用于生物相容性更好的天然高分子材料，將可為組織工程技術的發展做出貢獻。

在各種天然生物高分子材料中，絲素蛋白具有優異的生物相容性、力學性能和生物可降解性，甚至是生物活性。首先，絲素蛋白分子鏈上具有生物活性位點如由精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸組成的RGD序列，可促進細胞粘附與生長；其部分氨基酸序列還可與細胞外基質結合，與細胞產生良性互動[Harkin?D?G，George?K?A，Madden?P?W，et?al.Biomaterials，2011，32：2445-2358]。其次，絲素蛋白的降解速度可通過調節β-折疊結構所占比例來控制，并且絲素蛋白降解產物主要為多肽，對細胞和組織生長無任何有害影響，這也是絲素蛋白最為顯著的特點。再次，絲素蛋白的強度、韌性和彈性模量與生物體肌腱的接近[王輝，陳雄生，周盛源，等.中國組織工程研究與臨床康復，2010，14(34)：6381-6384]。最后，絲素蛋白良好的氧/水滲透性[Talukdar?S，Mandal?M，Hutmacher?D?W，et?al.Biomaterials，2011，32：2149-2159]，有利于細胞生長。這些優點，使絲素蛋白在韌帶、肌腱、周圍神經等組織工程技術中呈現出美好的應用前景。目前，絲素蛋白在細胞培養中的應用形式主要是膜、纖維狀多孔體和多孔泡沫等[(a)Perry?H，Gopinath?A，Kaplan?D?L，et?al.Advanced?Materials，2008，20：3070-3072；(b)Liu?H?F，Fan?H?B，Wang?Y，et?al.Biomaterials，2008，29：662-674]，鮮見有關蜂窩狀孔結構絲素蛋白支架的報道。

因此，制備仿生植物組織蜂窩狀孔結構的絲素蛋白多孔支架，不僅可擴大已專利申請(申請號為201010602753.1)中支架制備技術的適用材料種類范圍，即應用于天然生物高分子材料，而且豐富了絲素蛋白的應用形式。

發明內容

本發明的目的是在之前(申請號為201010602753.1)的發明專利申請基礎之上，通過工藝和技術上的改進，提供一種蜂窩狀絲素蛋白多孔支架及制備方法，制備出綜合性能更加優異的絲素蛋白多孔支架，制得多孔支架不僅可應用于具有縱行形貌組織的組織工程技術，而且可廣泛應用于體外三維細胞培養。

為達到上述目的，本發明的制備方法如下：

1)制備具有植物組織結構的負模氯化鈉多孔體；