[發明專利]一種基于造紙法制備具有ECM結構的人體組織代用材料的方法

有效

• 申請號: 201710525900.1
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107354800B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 趙光磊;李曉鳳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D21F11/00
• 分類號: D21F11/00;D21H15/10;D21H13/30;D21H13/34;D21H21/08;D21H21/18;D21H19/10;D21H17/22;D21H17/24;A61L27/20;A61L27/24;A61L27/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種基于造紙法制備具有ECM結構的人體組織代用材料的方法。該方法首先將纖維材料切斷，然后用水、稀酸或稀堿對纖維材料進行預處理；將預處理完成后的纖維材料采用磨漿或打漿法進行處理，得纖維漿料；將所得纖維漿料稀釋成懸浮液，再加入分散劑和增強劑充分混合分散后在造紙成形器上進行脫水處理，制得紙幅狀纖維交織結構材料；將制備的紙幅狀纖維交織結構材料進行壓榨和干燥處理；將干燥后的紙幅狀纖維交織結構材料進行涂布處理，干燥后即可制備具有ECM結構的人體組織代用材料。該方法操作簡便、成本低，便于開展工業化生產，有望大大降低人體組織或支架材料的生產成本，在臨床方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于醫用材料領域，具體涉及一種基于造紙法制備具有ECM結構的人體組織代用材料的方法。

背景技術

細胞外基質(extracellular matrix,ECM)是由人或動物細胞合成且分泌到胞外和胞間由多糖、蛋白以及蛋白聚糖構成的復雜的三維網架結構，它起到連接組織結構、調節組織的發生和細胞的生理活動的重要作用。在結締組織中細胞間隙較大并充填著許多ECM，因此它決定了結締組織的特性。通常認為ECM是由多種大分子糖胺聚糖(glycosaminoglycans)、蛋白聚糖(proteoglycan)、結構蛋白(如膠原和彈性蛋白)以及粘著蛋白(又稱纖維連接蛋白)構成，它們以膠原纖維和蛋白聚糖為基本骨架形成具有復雜三維網架結構的復合物，它又通過粘著蛋白等于細胞表面受體連接或附著在受體上。隨著對ECM的研究的深入發現，ECM可以結合多種生長因子和激素，能影響到細胞形態、運動和分化，進而調控組織和器官的功能，其功能絕不僅僅是對細胞包裹和支撐，而是細胞生理功能完成的必不可少的部分。可以這樣認為ECM是細胞和組織賴以生存的“土壤”，如果人體內ECM結構組織發生缺損就會嚴重影響到機體組織的修復和再生，比如顱腦外傷、手術均會造成硬腦膜缺損，硬腦膜重建在腦神經外科界已達成共識，成為腦外科手術的基本操作步驟，在對硬腦膜進行修補時都需要植入具有ECM結構的高生物相容性材料。

隨著醫學和組織工程技術發展，各種生物材料、合成材料相繼出現。傳統的ECM重建材料主要取自自體組織，材料來源有限，并加重患者的痛苦，近年來人工ECM修補材料已被廣泛接受。目前常采用的組織修復材料主要有以下幾類：同種異體ECM修復材料、異種ECM復材料、合成材料ECM修復材料以及天然材料ECM修復材料。比如硬腦膜修復中所用的同種異體腦膜修復材料的代表是在國外廣泛應用長達30多年的德國BBM公司的商品名為Lyodura腦膜修復材料，該材料取自人尸體腦組織經過冷凍干燥制得，該類材料與正常人體硬腦膜具有相同的組織特征，制備簡單、可長期保存、植入方便、能直接使用，由于該類材料價格昂貴，且存在克-雅氏癥、肝炎、免疫缺陷病毒或細菌感染的風險，已經在有些國家被禁用；同種異體的另一類具有ECM結構修復材料是來源于人體的脫細胞真皮基質(acelluladermal matrix,ADM)它將人類的皮膚通過特殊理化處理，去除皮膚表皮和真皮的細胞成分，僅保留主要的膠原纖維成分，此外該類材料具有良好的力學性能和免疫惰性，其保留的ECM結構有利于成纖維細胞附著和增殖，可加速創口愈合和減少粘連產生，是一種適宜的硬腦膜修復材料，但由于其取自人體皮膚，不但取材不易、價格昂貴，還存在一些倫理上的問題，此外，此類產品存在有孔洞可能，有導致腦脊液泄露的風險。來源于異種的ECM結構修復材料近年來在臨床上得到廣范應用，這類材料主要采用牛心包膜、羊心包膜、豬心包膜、豬腹膜和豬小腸粘膜等。牛心包膜主要成分為膠原纖維、彈性纖維及多種結締組織，其在厚度、彈性及強度與人體組織相似，易于手術中進行裁剪和縫合，術后不易粘連，是一種較好的修復材料。國內應用較多的是來源于牛心包膜的美國SLT公司的商品化產品腦膜衛生(Dura-Guard)硬腦膜修復材料，該材料采用經戊二醛交聯處理牛心包膜，1996獲美國FDA批準使用。國內北京佰仁醫療科技有限公司也有類似的商業化產品佰仁思(BelMedic)。采用羊心包膜和豬心包膜類組織的ECM結構修復材料目前也有類似的特性，目前商業化產品有廣州冠昊生物科技有限公司的“腦膜建”，以及來源于豬小腸粘膜組織的美國庫克生物科技的“百德塞”等。此類膜材料采用戊二醛進行交聯處理會增加材料的力學性能和降低了材料的抗性。但此類生物膜材料還存在引起感染和傳播病毒的風險。異種材料的另一類是采用豬皮、坯胎牛真皮等動物皮作為材料來源，其處理后的結構與人體皮膚材料類似，也是一種適宜的具有EC結構的修復材料，但也存在其它異種材料存在的風險；目前用于組織修復的人工合成材料見諸于報道的主要有用于硬腦膜修復的膨體聚四氟乙烯類、聚二噁烷酮等，人工合成材料具有強度高、不易泄露、價格便宜等特點，但其往往不具備良好的ECM結構生物形容性，此外此類高分子材料的生物學毒性及理化性能也有待長期試驗的確證。近年來隨著科技的發展來源于天然材料的組織修復材料的發展引起了人們的關注，天然材料如膠原蛋白材料、絲素蛋白膜等，具有來源廣泛，化學性能穩定，生物相容性好，有良好的物理機械強度，經特殊處理后過敏反應和排異反應輕等特點成為組織修復材料研究的熱點。其中采用膠原蛋白為原料制備的膠原膜和膠原海綿等材料已有商業化產品并在臨床上得到應用。膠原海綿與人體組織的生物相容性好，具有疏松的多空結構，有利于組織再生，手術時無需縫合，使用方便但其厚度較大，力學性能差，容易發生破損，同時膠原降解過快。膠原蛋白膜材料具有良好的粘合性，有利于封閉缺損位置，促進自身膠原合成提高愈合速度，纖維蛋白膠直接覆蓋創面，無需縫合，手術時非常便利。然而，這類型的膠原沒有類ECM結構，不利于纖維細胞附著和組織重建。這些材料還存在降解速度不容易控制、材料較硬、手術時容易碎裂、價格非常昂貴等缺點。