[發明專利]一種多層有序的絲素蛋白組織工程支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201210281733.8
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102813965A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 張耀鵬;江楠楠;范蘇娜;邵惠麗;胡學超
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A61L27/40
• 分類號: A61L27/40;A61L27/22;A61L31/12;A61L31/04;D04H1/4266;D04H1/728;D01F4/02
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及一種多層有序的絲素蛋白組織工程支架及其制備方法，以絲素蛋白水溶液為紡絲液，通過靜電紡絲工藝并以高速旋轉的輥筒為接收裝置制備了雙軸取向的纖維氈，以醇-水混合溶液為后處理劑，獲得力學性能優異并能引導細胞生長方向和形態的再生絲素蛋白纖維氈，該纖維氈可作為生物支架用于組織纖維修復、組織工程支架等生物醫用領域。

背景技術

以多種自體組織為重建材料的替代療法在人體多種組織修復治療中顯示了良好的應用前景，但該療法存在以“犧牲正常組織為代價，以手術創傷修復組織缺損”的缺憾，不可避免的引起取材部位的并發癥。組織工程的興起和迅猛發展為人體組織修復開辟了新的治療途徑。

靜電紡絲技術是制備組織工程支架的方法之一,相比于其它的方法,此技術更加的方便、簡單、靈活,而且可以適用于大部分的聚合物。其制備的納米級纖維具有比表面積大、孔隙率高、長徑比大、表面能和活性高、纖維精細程度和均一性高等特點,已經得到了人們廣泛的關注。但是由于紡絲過程中存在著一種不穩定“鞭動”的狀態,使得接收到的纖維取向往往是雜亂無章的。對于納米纖維的一些應用需要纖維氈有很好的力學和光學性能,而普通方法得到的無規纖維氈是各向同性的，不能滿足上述條件。同時在組織工程支架的臨床應用中，縫合滯留應力直接關系到移植過程，因而是一個很關鍵的因素。經過后處理的未取向再生絲素蛋白纖維氈的縫合滯留應力常常不能滿足移植過程中對縫合力的要求，而單取向的纖維氈在垂直于取向方向的力學性能也往往達不到該要求。

絲素蛋白不僅具有優異的力學性能，而且具有良好的生物相容性、可降解性、良好的透氣透濕性等。現有技術紡制絲素蛋白纖維時通常利用高速旋轉的輥筒收集裝置，可使纖維在靜電紡后具有極高的排列規整性，纖維氈在受力時沿纖維排列方向可承受更高的張力，從而有效提高纖維氈縱向的力學性能，但是纖維氈橫向的力學性能卻仍然較差，甚至有可能降低。公開號CN101538746A的“取向可控靜電紡絲納米聚合物纖維的制備原理及新方法”公開了一種以高介電常數為材料的收集極板為接受裝置制備取向可控的聚合物納米纖維。公開號CN102260930的中國發明專利“一種收集取向納米纖維裝置及其方法”公開了一種利用兩塊金屬板之間形成的電容，將靜電紡射流拉伸，并采用高速旋轉的輥筒收集具有高取向度的纖維。Meinel等以高速旋轉的輥筒為收集裝置，采用靜電紡絲方法成功制備了高取向度的絲素蛋白/聚氧化乙烯纖維氈，并在其上培養人體干細胞，證明支架表面形態影響細胞的生長形態和基因表達。相比較于明膠，絲素蛋白具有較好的力學性能、可塑性，因此采用高速旋轉的輥筒作為收集裝置其取向度受到的限制較小。Li等采用具有一定間隔的分離式收集裝置，制備了高度有序的纖維，并通過改變收集裝置的個數得到了交錯排列并呈一定角度的多層取向纖維氈。但這種方法得到的纖維氈面積太小，不到2cm²，限制了其應用。Yang等發明了一種磁化靜電紡絲方法生產高度有序的PVA纖維，通過改變基底接收方向，得到了以一定角度交替復合在一起的多層有序纖維氈。但這種方法得到的纖維中含有磁性納米粒子，對人體機理的影響還未知，且相鄰的單層取向纖維氈之間貼附不緊密，進而影響纖維支架的力學性能和尺寸穩定性。Li等采用靜電紡絲和離心紡絲相結合的紡絲技術制備了取向纖維，并通過旋轉接收纖維氈基底的方向制得多層有序、相鄰層之間纖維取向呈一定角度的纖維氈。雖然得到纖維氈的面積可以達20cm²，但由于環形收集裝置上沿徑向方向上的線速度不同，線速度的大小影響纖維內部結構和有序度，進而得到的纖維氈的結構和形貌不均勻，影響纖維氈的力學性能。至目前為止，還未見制備多層有序的結構致密、均勻以及面積大小可控的絲素蛋白組織工程支架的相關研究和生產的文獻報道或專利。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多層有序的絲素蛋白組織工程支架及其制備方法，是采用靜電紡絲工藝，以高速旋轉的輥筒為收集裝置，并改變接收器上鋁箔的接收方向，制備復合纖維氈的方法。通過該方法制得的再生絲素蛋白組織工程支架是由多層取向方向成一定角度的單層再生絲素蛋白纖維氈構成，單層再生絲素蛋白纖維氈由再生絲素蛋白纖維同向排列而成，相鄰層之間粘附緊密，多層有序的再生絲素蛋白組織工程支架結構致密、均勻、面積大小可控，力學性能優異，同時該制備過程簡單，易于操作，只需要改變接收纖維氈的鋁箔在輥筒上的貼附方向，對環境也無污染。

本發明提供一種力學性能優異、生物相容性好、生物降解性能優異的組織工程支架及其制備方法。