[發明專利]高彈水穩定型蛋白基/環氧復合超細纖維組織工程支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201910870205.8
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110624130B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 蔣秋冉;劉璐;李冉;劉飛;江建財;楊圓
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A61L27/22
• 分類號: A61L27/22;A61L27/24;A61L27/56;A61L27/58;A61L27/50;D01F8/02;D01F8/16;D01F1/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊;王文穎

本發明公開了一種高彈水穩定型蛋白基/環氧復合超細纖維組織工程支架的制備方法，其特征在于，配置紡絲液，其中，紡絲液的組分包括蛋白質、環氧化合物及分散劑，依據需求還包括擴鏈劑；將紡絲液進行靜電紡絲成支架，然后將支架依次經穩定增強后處理、封端后處理，得到高彈水穩定性蛋白基/環氧復合超細纖維組織工程支架。所述支架包括微納米纖維及由微納米纖維雜亂堆砌而成的孔隙結構，孔隙率為50～70％，平均孔徑為1～5μm。本發明賦予蛋白超細纖維液相的形態穩定性、彈性及彈性回復性，并有效提升蛋白超細纖維機械性能。本發明拓寬了蛋白基材料超細纖維材料的應用領域，促進復合功能型組織修復材料的開發，并可連續化生產。

技術領域

本發明屬于生物醫用紡織材料及制備領域，具體說涉及一種組織工程生物材料及制備，特別是一種高彈水穩定型蛋白基/環氧復合超細纖維組織工程支架及其制備方法。

背景技術

靜電紡技術可快速、穩定地制備尺寸介于數十納米至數微米的超細纖維，對原材料的選擇范圍也較廣。所制備的超細纖維體系具有超高的特異性比表面積和孔隙率，該結構與天然細胞外基質(ECMs)中的三維(3D)纖維網絡相似，可促進細胞的附著、遷移、增殖、分化等細胞行為，還具有高效藥物吸附和運載功能。結構中相互連接的孔隙結構，有助于氧氣、營養物質、細胞代謝物的轉運。因此靜電紡超細纖維材料在生物醫用領域得到青睞。

蛋白基生物材料具有與ECMs中天然蛋白質成分相似的大分子結構，生物相容性良好，可生物降解，降解產物可代謝。蛋白質具有復雜的多級結構，在不同pH值環境下，電荷可調節，且具有親水疏水兩相性，因此表現出廣泛的吸附性，可作為多種材料的載體。然而，蛋白材料的親水特性使其在水相中的形態穩定性較低，易發生溶脹、收縮甚至溶解。靜電紡制備的蛋白質超細纖維體系，在水相中的敏感度更高，相較體狀、片狀、海綿狀、凝膠狀、常規尺度纖維等形態，超細纖維結構支架的形態變形程度更大，常規穩定性處理也較難維持其形態穩定性，極大地限制了其生物醫學領域的應用。

環氧化合物已被報道用于生物瓣膜的固定、制備多孔絲素支架材料等，是一種可以接受的生物改性電荷的極化和環材料。環氧化合物是指分子中含有單個、雙個或多個環氧基的一類化合物，由于環氧基中氧環張力的存在，使得環氧基具有極高的反應活性，它能與蛋白質中的胺基、羧基等發生單點、雙點或多點結合,產生化學修飾與交聯作用。

現有的專利《一種蛋白質交聯劑及其交聯方法》(CN1524800)涉及環氧化合物對藥用蛋白質的修飾，通過對異源蛋白的化學修飾使其避免在體內引起抗原反應，從而有效發揮治療作用。劉俠等用乙二醇二縮水甘油醚(Ethylene Glycol Diglycidyl Ether，EGDE)處理牦牛心包，較之戊二醛固定的心包，膠原纖維的走向更富彈性，抗張強度和斷裂伸長率增加，漿膜層脫落程度小，更為光滑。體內植入實驗表明，撕裂程度明顯較低，力學性能明顯優于戊二醛改性的心包(見劉俠，樂以倫，黃嘉，石應康，程述森，安琪環氧改性與戊二醛處理的牦牛心包的掃描電鏡形態比較[J].生物醫學工程學雜志,1996(03):200-203+215.)。Sung等用EGDE改性豬胸動脈，得到強度為393.8±61.5g.mm-2的改性產物。經其改性的膠原變性溫度、抗酶降解能力、機械強度均有提高(見Sung H-W,Hsu C-S,Wang S-P,etal.Degradation potential of biological tissues fixed with various fixatives:An in vitro study[J].Journal of Biomedical Materials Research,1997,35(2):147-55.)。以上技術有效的提高了蛋白質材料的機械性能，但均未涉及超細纖維領域，更未涉及超細纖維的形態穩定性。閔思佳等研究發現，在60℃下，環氧化合物能夠與絲素蛋白發生交聯反應，形成具有更高穩定性的三維網絡結構(見閔思佳，田莉環氧化合物制備絲素多孔支架材料的結構性能和細胞相容性研究[D]；浙江大學,2006)。但由于所形成的凝膠交聯結構較為穩定，在細胞培養中反應的環氧化合物不易浸出，使得支架材料呈現出一定的毒性。