[發明專利]一種同軸靜電紡絲GelMA/PLGA-LysoGM1及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010002130.4
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN112972774A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 唐為;李江宇;黃直;歐云
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61L27/50
• 分類號: A61L27/50;A61L27/54;A61L27/34;A61L27/18;D01D5/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明涉及一種同軸靜電紡絲GelMA/PLGA?LysoGM1及其腦損傷修復支架的制備方法及其應用，具體公開了一種具有神經組織修復活性的復合材料，所述復合材料是同軸靜電紡絲，所述的同軸靜電紡絲具有神經組織修復活性的聚合物作內芯，其外部包覆有甲基丙烯酸酐化明膠層，所述的具有神經組織修復活性的聚合物為單唾液酸四己糖神經節苷脂的水解產物與聚乳酸?羥基乙酸共聚物通過酰胺鍵連接得到的聚合物。本發明所述了具有神經組織修復活性的復合材料在制備神經修復支架中的用途。

技術領域

本發明屬于醫用材料領域，具體涉及一種同軸靜電紡絲GelMA/PLGA-LysoGM1及其制備方法和應用。

背景技術

創傷性腦損傷(Traumatic brain injury，TBI)是指外部機械應力作用于頭部導致的腦功能或腦病理學改變的中樞神經系統損傷性疾病，其主要臨床表現為運動和認知功能障礙，并發記憶力減退和精神狀態低沉等顯現。TBI不僅會造成腦組織的結構缺失、腦灌流中斷或者改變、神經細胞破壞繼而死亡，亦能在原發損傷的基礎上引起繼發性損傷，如氧化應激、離子平衡失衡、炎癥因子突釋等生理紊亂，繼而引發炎癥反應、細胞凋亡及壞死等多種病理過程。由于腦組織的自我修復能力極其有限，且到目前為止臨床對于TBI的治療依然缺乏具有明確療效的方案，因此探索并開發TBI治療的有效策略具有重要的臨床和社會意義。

腦組織的自我修復能力極其有限，使得TBI治療已經成為臨床治療難點。神經組織修復工程支架不僅能模擬細胞外基質為細胞遷移、生長提供空間結構，填補TBI后腦組織物理缺損，還可以通過裝載細胞或活性物質促進損傷組織的進一步修復。然而，現有神經修復支架存在負載生長因子易失活，負載細胞移植后的細胞存活率不高等問題。因此，合成制備具有促神經組織再生修復的活性材料具有重要的意義。

目前，TBI治療的主要策略包括神經營養因子治療、干細胞移植治療和組織工程方法。活性因子具有顯著刺激神經系統愈合和發育的作用，但存在半衰期短，體內環境易失活、流動性差，難在體內難達到有效藥物濃度的缺點。而干細胞移植治療則存在由于體液流動造成目標位置處細胞移植數量不足，以及病灶處細胞移植存活率低等問題。相比而言，組織工程策略不僅能模擬細胞外基質為細胞黏附、遷移、生長提供空間結構，橋接周圍缺損組織，還可作為細胞和神經營養因子的載體，提高損傷修復效果。然而，現有組織工程支架存在生物活性不足，對于神經營養因子和干細胞負載效率不理想等問題。因此，開發不僅具有良好生物相容性和可降解性，自身又可促進神經元細胞增殖，激活其生物學功能表達的神經修復支架具有重要意義。

甲基丙烯酸酐化明膠(GelMA)是近年來被廣泛報道應用于組織再生修復的生物相容性水凝膠，其由甲基丙烯酸酐(MA)與明膠(Gelatin)制備獲得，是甲基丙烯酸酐作用下在明膠的基礎上引入甲基丙烯酸基團后得到的產物。由于在合成過程中天然明膠中存在的天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸(RGD)序列，及基質金屬蛋白酶反應肽序列與甲基丙烯酸酐發生反應的比例極低，因此GelMA具有和明膠類似的生物相容性，且可由紫外光或可見光激發固化反應，形成適于細胞生長與分化且有一定強度的三維結構。其生物相容性與膠原性能相近，且遠優于基質膠、纖維蛋白膠。另一方面，近年來研究表明在約0.5至50kPa的生理學相關剛度范圍內，神經祖細胞的干性維持與初始水凝膠剛度不相關。相反，水凝膠降解與神經祖細胞干細胞維持相關，細胞可通過水凝膠降解導致的基質重構來促進鈣粘蛋白介導的細胞間接觸，并促進β-連環蛋白信號傳導。基于此，本專利擬在前期申請保護的具有促神經元細胞修復活性的PLGA-LysoGM1聚合物及其靜電紡絲支架基礎上，以GelMA水凝膠為外層，以PLGA-LysoGM1為內芯構建同軸紡絲支架體系GelMA/PLGA-LysoGM1，以實現如下功能：(1)利用外層GelMA水凝膠網絡中豐富的RGD序列、基質金屬蛋白酶(MMP)和可調降解性能，促進神經元細胞快速黏附、增殖和神經祖細胞的干性維持功能；(2)利用PLGA-LysoGM1內芯可給予神經元細胞原位、長效的藥物刺激，實現對損傷神經元細胞的有效保護及功能恢復；(3)利用靜電紡絲同軸定向排布促進神經元細胞突觸的延伸，從而進一步促進神經細胞的形態分化和細胞網絡形成。該復合支架起到提供物理與化學信號指引的功能。