[發(fā)明專利]一種即刻交聯(lián)技術(shù)用于制備大孔三維納米纖維支架

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410085109.X
• 申請(qǐng)日: 2014-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN103861145B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王家偉;丁慧芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/20
• 分類號(hào): A61L27/20;A61L27/22;A61L27/56;D04H1/728;D01D5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植入性醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種即刻交聯(lián)技術(shù)用于制備大孔三維納米纖維支架。

背景技術(shù)

疾病和創(chuàng)傷常引起組織器官的損傷和功能障礙，是威脅人類健康和生命的危險(xiǎn)因素之一。目前，對(duì)于缺損修復(fù)首選自體組織或器官移植，但這種方法供區(qū)有限。而同種異體組織器官又存在免疫排斥，異種的某些組織也被用來修復(fù)，例如骨，但存在感染的危險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上，組織工程學(xué)發(fā)展起來了，這是一門致力于尋找修復(fù)、維持和改進(jìn)組織的生物替代物的學(xué)科。它的三要素包括種子細(xì)胞、組織工程支架和生長因子。其中，支架是組織工程化組織最基本的構(gòu)架。它相當(dāng)于細(xì)胞外基質(zhì)的作用，所以，最理想的支架是能模擬細(xì)胞外環(huán)境的，從而促進(jìn)細(xì)胞的生長和定向分化。細(xì)胞外基質(zhì)主要由膠原、非膠原糖蛋白、氨基聚糖與蛋白聚糖、彈性蛋白組成。膠原和彈性蛋白為結(jié)構(gòu)蛋白，決定不同組織細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)的特異性，他們大多以納米纖維的形式存在。

目前，得到納米纖維的方法主要有相分離、自組裝和靜電紡絲，在這些方法中，運(yùn)用靜電紡絲的方法，可以得到10nm到微米級(jí)的纖維絲，和其他方法比較，它具有操作簡(jiǎn)便、效率高、可用的原材料廣泛，纖維和支架性能可調(diào)、可制作有序性結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)（K.Jayaraman,et?al.,Recent?advances?in?polymer?nanofibers,Journal?of?Nanoscience?and?Nanotechnology4(2004)52–65.）。

在靜電紡絲過程中，高壓電源在噴射裝置及收集裝置之間形成一個(gè)高壓電場(chǎng)，噴射裝置可將高分子溶液推出形成液滴或液線，液滴和液線在其尖端形成泰勒錐，在合適的高壓電場(chǎng)的作用下形成突破液體表面張力形成射流，向著具有相反電勢(shì)的收集裝置運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中，溶劑揮發(fā)，形成高分子納米線。堆積的納米線形成膜，在發(fā)射和收集裝置間形成不導(dǎo)電屏障，消弱了高壓電場(chǎng)，到一定程度時(shí)，溶液中的分子不能克服表面張力形成射流，而出現(xiàn)火花和滴液現(xiàn)象，纖維膜便不再增厚。同時(shí)，因?yàn)樾碌竭_(dá)的纖維不斷擠壓已經(jīng)沉積的纖維，使得最后形成的纖維膜非常致密，越是堆積的多，越致密。這些都限制了對(duì)于其在組織工程中的運(yùn)用。因而靜電紡絲支架存在的最大的問題是孔徑不夠，通常不超過10um，限制了細(xì)胞的擴(kuò)散（Carletti,E.,A.Motta,et?al.(2011).Scaffolds?for?Tissue?Engineering?and3D?Cell?Culture.3D?Cell?Culture.J.W.Haycock,Humana?Press.695:17-39.）。另外，傳統(tǒng)靜電紡絲支架難以形成三維結(jié)構(gòu)，即使增設(shè)增強(qiáng)電場(chǎng)裝置，也最多能形成厚度不超過5mm的纖維團(tuán)，而這樣做的代價(jià)是增大操作難度，進(jìn)一步增加了纖維團(tuán)的密度。

近幾年來靜電紡絲支架研究非常多，很多都是研究如何解決這幾個(gè)問題。目前研究者們主要通過光刻蝕法、瀝濾法、超聲法和微-納米纖維復(fù)合法等來挺高孔徑。但這些方法有些破壞了纖維原有結(jié)構(gòu)，有些使得材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，甚至引入較粗的微米纖維。而研究發(fā)現(xiàn)，納米纖維較微米纖維更有利于細(xì)胞的生長（Shabani?I,Haddadi-Asl?V,Seyedjafari?E.et?a1.Improved?infiltration?of?stem?cells?on?electrospunnanofibers[J].Biochemical?and?Biophysical?Research?Communications,2009,382(1):129—133.）。另外一些研究者用改變接收裝置的方法來提高孔徑，力求在不破壞靜電紡絲纖維結(jié)構(gòu)的前提下提高孔徑。Blakeney等將接收裝置改成一個(gè)插著不銹鋼針的泡沫空心半球，在不銹鋼針之間得到了一種集中的、低密度、不受擠壓的棉花團(tuán)樣靜電紡絲支架。對(duì)這種材料進(jìn)行物理性能測(cè)試及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這種方法得到的纖維支架和傳統(tǒng)方法比較，孔徑和厚度都有所提高。但我們使用這種方法制作天然材料支架時(shí)發(fā)現(xiàn)，支架剛剛紡好時(shí)是蓬松而且較厚的，但在進(jìn)行交聯(lián)處理時(shí)，發(fā)生了孔隙坍塌，材料收縮（Blakeney,B.A.,A.Tambralli,et?al.(2011).Cell?infiltration?and?growth?in?a?low?density,uncompressed?three-dimensional?electrospunnanofibrous?scaffold.Biomaterials32(6):1583-1590.）。