[發明專利]生物支架和用于制備其的方法

有效

• 申請號: 201980087040.5
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN113301928B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 黃玲惠
• 申請（專利權）人: 黃玲惠
• 主分類號: A61L27/36
• 分類號: A61L27/36;A61L27/40;A61L27/56
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

本發明中的生物支架包括主體、生物材料層和可選的組織粘合劑層。主體至少具有非重構型膠原蛋白基質。生物材料層被至少涂覆在主體的表面，組織粘合劑層被置于主體的另一表面。當生物支架通過組織粘合劑層粘附至組織時，多個細胞從組織向粘合劑層或生物材料層移動以進行組織修復或再生。

技術領域

本發明提供了生物支架和用于制備其的方法，該生物支架包括非重構型膠原蛋白基質和生物材料，和可選的組織粘合劑層。更具體地，該非重構型膠原蛋白基質和該生物支架可用作促進傷口愈合的敷料。

背景技術

組織工程改造是指通過使用合成物質或生物活性物質的體外培養或構建的技術對器官和組織進行重構或修復。組織工程改造涉及諸如生物學、材料學和工程學等多學科，并且已經能夠對諸如骨、軟骨、皮膚、腎臟、肝臟、消化道、角膜、肌肉和乳房等組織進行重建。組織工程改造的基本方法也稱為“再生醫學”，包括以下步驟：首先，從人體取出細胞，并對細胞進行體外培養直至達到足夠數量；然后，將細胞放置到人工支架中并使其生長；有時甚至需要添加一些化學物質或生物因子以促進細胞分化；最后將人工組織移植到患者。因此，組織再生的三個要素為細胞、生物支架和生長因子。

其中，構成人體最基本的結構和功能的單元是細胞。存在于細胞之間的是細胞外基質，該細胞外基質由細胞本身產生。其是包括結構性成分的物質，如蛋白質原纖維/束(如膠原蛋白)、結晶性無機礦物等。

組織由許多具有相似形態和功能的細胞組成，并通過細胞外基質結合在一起。其中，根據不同的細胞類型，它們被分為不同的組織，例如上皮組織、結締組織、肌肉組織和神經組織等。其中，結締組織由大量的細胞外基質與散布在其中的細胞組成。細胞外基質含有基質、原纖維和組織液等。膠原蛋白是動物結締組織中最重要的結構性蛋白質，也是細胞外基質中最重要的成分。在動物結締組織中，除了60-70％的水分之外，還包含20-30％的膠原蛋白。因此，膠原蛋白是廣泛存在于動物體內的蛋白質，結締組織廣泛分布于人體內并且存在于幾乎所有器官。

膠原蛋白主要以不溶性原纖維的形式存在，約占人體組織中蛋白質的33％。換言之，膠原蛋白占人體中蛋白質的三分之一，并且是結締組織中非常重要的結構性蛋白質。它發揮“床墊”及“水泥”的作用，保護并連接各組織以支撐人體結構。因此，通常將膠原蛋白用作生物假體的材料。

膠原蛋白的最基本單元是原膠原蛋白，其是由三條多肽鏈組成的分子。三條多肽鏈通過鏈間氫鍵平行緊密結合在一起以形成穩定的三螺旋結構。三螺旋鏈的膠原蛋白單元被稱為原膠原蛋白，直徑為約1.5nm，長度為約280nm。生理狀態下，多個原膠原蛋白分子自聚集成膠原蛋白微原纖維結構，每個分子以約67nm的距離交錯排列。然后可以將微原纖維聚集成通常為約50nm的不同直徑的原纖維。在體內，原纖維堆疊成不同的四級結構，其可以形成網狀原纖維，如表皮細胞下的基質。這些原纖維可以進一步聚集成纖維，如韌帶和肌腱，其含有沿單一方向規則排列的膠原蛋白原纖維。

目前為止，已發現的動物膠原蛋白可以分為至少28種。除了主要為II型膠原蛋白的透明軟骨，大部分的結締組織主要含有I型膠原蛋白，占膠原蛋白總含量的約90％，并且還是使用最廣泛的膠原蛋白生物材料。它的主要結構性蛋白質為結締組織提供結締組織所需的支撐、保護和各種機械性能，如張力、拉力、強度和粘彈性等。在生物化學性能方面，它可以促進凝血級聯并催化血塊的形成。膠原蛋白的功能包括控制分子滲透性、促進傷口愈合與組織修復、和調控細胞與組織的生理功能。

用于制備常規膠原蛋白基質的方法，例如中國臺灣地區專利第476642號中的用于制備多孔膠原蛋白基質的方法，是在30-45℃以近似生理條件重構膠原蛋白基質。通過冷凍和凍干該基質可以獲得多孔膠原蛋白基質。圖3示出了常規多孔膠原蛋白基質的100×方法電子顯微照片。其外觀具有呈現出松散且不規則的薄片狀外觀的結構，并且無法提供較好的張力和抗細胞收縮性，二者是優化合適細胞遷移和增殖所需要的。此外，由于膠原蛋白的表面特性，不利于細胞進入。