[發明專利]一種導電多孔三維組織工程支架材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910066826.0
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109847106A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 王常勇;周瑾;殷琦;劉偉;朱惠敏;王春蘭
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院
• 主分類號: A61L27/50
• 分類號: A61L27/50;A61L27/56;A61L27/22;A61L27/18;A61L27/38;C08G73/06
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

本發明公開了屬于組織工程生物材料制備技術領域的一種導電多孔組織工程支架材料及其制備方法。該支架材料以多孔絲素蛋白支架為基質，同時在其孔內聚合形成導電聚合物聚吡咯，賦予其導電特質。與普通二維聚吡咯復合膜相比，該導電多孔三維支架更接近體內的立體生理環境，使細胞形態、分化、細胞與基質間的相互作用以及細胞與細胞間的相互作用更加接近體內生理條件下的細胞行為。該材料良好的生物相容性、優異的導電特性以及可控的力學性能、高孔隙率等優點能夠支持多種細胞的粘附與生長，有利用細胞間電信號的傳導，在組織工程，尤其是心肌組織工程的臨床轉化中具有潛在的應用前景。

技術領域

本發明屬于組織工程生物材料制備技術領域，具體涉及一種導電多孔組織工程支架材料及其制備方法。

背景技術

組織工程是指在支架材料上種植種子細胞，使之在生長因子的作用下再生活的組織或器官，用于修復或替代受損傷的組織或器官。在這個過程中，支架材料相當于人工細胞外基質，幫助細胞增殖和分化。理想的組織工程支架材料應具備良好的生物相容性，有利于細胞粘附的三維多孔結構，適宜的機械性能，以及優異的導電性以傳導細胞間的電信號。

組織工程支架材料按照來源可以分為：(1)天然高分子材料，指由動植物組織中提取的高分子可降解材料，如膠原、殼聚糖、透明質酸等。這類材料的特點是降解產物易被機體吸收，但強度和加工性能較差，降解速度無法調節。(2)天然無機材料，如珊瑚、珊瑚羥基磷灰石等。它們都具有多孔結構，有較好的孔隙率，但沒有導電性，尤其不利于心肌組織這種強烈依賴材料導電性的組織再生。(3)合成高分子材料，常用的可降解合成高分子材料有聚乳酸、聚乙醇酸、聚己內酯等。這類材料在組織工程中應用最廣泛，但與組織相匹配的機械性能仍有待提高。(4)合成無機材料，常用的主要有磷酸鈣水泥、磷酸三鈣等。

在眾多組織工程支架材料中，蠶絲中富含的絲素蛋白以其特殊的生物學特性和良好的人體親和性越來越受到人們的關注。絲素蛋白具有良好的生物相容性，對機體無毒性，無致敏和刺激作用，又可部分生物降解，其降解產物本身不僅對組織無毒副作用，還對如皮膚、牙周組織等有營養與修復的作用。目前，絲蛋白多孔材料的制備與應用已是近年來材料學家研究的熱點。目前，鹽析法仍然是制備絲蛋白多孔支架的最主要的方法之一，然而，傳統的鹽析法制備的絲蛋白多孔支架存在缺乏導電性的問題，嚴重阻礙細胞間電信號的傳導，不利于細胞間的交流，進而不利于形成一體化的工程化組織。因此，開發新的基于絲素蛋白的導電多孔組織工程支架材料，實現細胞間的電交流，顯然具有積極的現實意義。

申請號為201110054237.4的專利公開了一種聚吡咯包覆膠原-絲素蛋白平行絲導電復合膜的制備方法，但是這種二維聚吡咯復合膜遠差于三維支架接近體內的立體生理環境，使細胞形態、分化、細胞與基質間的相互作用以及細胞與細胞間的相互作用無法在接近體內生理條件下進行。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于在傳統鹽析絲素蛋白支架的基礎上，通過引入導電聚合物聚吡咯，克服了現有技術所得絲素蛋白多孔支架材料不導電的問題，本發明提出了一種三維支架材料，同時克服了二維聚吡咯復合膜無法提供接近體內生理條件的問題。

本發明提出了一種工程化組織構建用多孔導電三維支架材料。

該支架材料是以絲素蛋白多孔支架為基材，在孔壁上聚合形成聚吡咯，該支架中的絲素蛋白和聚吡咯質量比為1:(0.033-0.333)。

本發明還提出了上述導電多孔支架材料的制備方法，先在絲素蛋白多孔材料加入單寧酸、吡咯混合溶液，浸潤冷卻后再注射六水合三氯化鐵水溶液，使其發生聚合。

上述制備方法按照以下步驟進行：

(1)制備絲素蛋白溶液，該絲素蛋白溶液具有第一濃度；

(2)對步驟(1)所述絲素蛋白溶液進行濃縮處理，使該絲素蛋白溶液具有第二濃度，所述第二濃度大于第一濃度；