[发明专利]复合纳米纤维小直径血管组织工程支架材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及组织工程领域，具体说涉及复合纳米纤维小直径血管组织工程支架材料的制备方法。

背景技术

人工合成血管和自体血管是目前临床上小直径血管移植物的主要来源。在实践中人工合成血管存在植入后容易造成血栓形成、内膜增生、远期通畅率不高等问题；自体血管受到来源、大小等限制，无法满足小直径血管移植物的需求。血管组织工程为解决小直径血管移植物来源提供了有效的途径，其基本原理是将正常血管细胞与生物可降解支架材料复合培养，以形成具有特定形态和功能的血管组织，达到修复病变、创伤和重建功能的目的。利用血管组织工程方法已开展临床应用的研究，2002年，日本研究人员首次报道通过组织工程方法构建的血管移植物应用临床，他们利用聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)和聚羟基乙酸(PGA)制备多孔网状支架，种植自体骨髓细胞并移植体内。临床跟踪结果显示，植入体内32个月后血管移植物仍然保持通畅。

支架材料在组织工程血管中起关键作用，不仅具有直接支撑细胞的特性，而且影响细胞的生长、迁移、分化以及决定新生组织的结构。令人满意的血管组织工程支架材料应尽可能地模拟天然血管细胞外基质的三维网架结构及生理功能，有良好的生物相容性，包括抗凝血、抗炎症以及非免疫原性、允许细胞的黏附和生长等生物学性能；模拟天然血管的弹性和顺应性；良好的生物降解性能，材料支架的降解速率须与植入的细胞组织形成相匹配；易于加工成形，并具缝合性和灭菌性等特点。

在组织工程血管支架材料的研究中，天然蛋白如胶原蛋白是最早用于构建组织工程血管支架的材料，但因天然蛋白机械强度不够、获取有一定困难，而且还存在一些问题，如抗原性、在处理过程中容易变性等，尽管有大量的研究来改进，但仍受力学性能不足所限。之后更多的研究工作是寻找人工合成、具有一定力学性能、可降解的高分子材料，聚羟基乙酸(PGA)、聚己内酯(PCL)、聚羟丁酸(P4HB)、聚乳酸(PLA)及其共聚物等是本世纪初广泛应用于构建血管支架的材料。然而，由于存在PGA降解过快、PCL缺乏细胞亲和性、PLA力学强度不匹配等问题，亦不理想。基于天然血管结构和功能的复杂性，很难使某一材料同时满足血管支架材料的要求，需要将天然材料和人工合成材料按照一定的比例混合，以发挥天然材料和人工合成材料的优点，制备兼具良好生物相容性和优良力学性能的复合支架材料。

蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质纤维，是天然的高分子纤维和生物材料，根据蜘蛛丝的结构和功能特性，福建师范大学李敏等于2004年(李敏，黄建坤，涂桂云等，RGD-蜘蛛拖丝蛋白基因的构建、表达与纯化，生物医学工程学杂志，2004，21(6)：1006)应用基因工程为核心的现代生物技术，利用原核生物表达体系，构建了多种特殊序列的蛛丝蛋白基因，并在蛛丝蛋白的功能重复基因序列中引入RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)三肽密码子，构建并表达了RGD-重组蛛丝蛋白(命名为pNSR16和pNSR32，分子量分别约为65KD和102KD)。生物活性分子RGD三肽是黏附蛋白中能够为细胞表面特异受体蛋白识别的最小短肽序列，是目前应用最广、最有效的促黏附肽。

聚己内酯(PCL)是近年来国外开发的一种合成高分子聚酯材料，是美国食品和药物管理局(FDA)认可的一类生物医用材料，具有良好的物理机械性、化学稳定性、无毒性及易加工成形等特点。壳聚糖(CS)是甲壳素的脱乙酰产物，是自然界中第二大丰富的生物材料，具有良好的生物相容性、可生物降解和抗血凝性，并可促进伤口愈合和抗菌等功能，是一种理想的生物医用材料。研制思路是将上述三种材料按一定比例共混，从而吸取材料各自的优点，制备具有一定黏附功能、适当的机械性能以及抗凝血性能的血管组织工程支架。

目前，血管支架制备技术方法主要有浇铸-浸渍法、细胞自组装法以及凝胶纺丝。然而，浇铸-浸渍法的缺点是在支架残留有毒溶剂且不能很好地控制孔径的大小和分布；细胞自组装技术对制备的条件要求很高，必须在无菌条件下操作，并且通过该技术所构建的血管所需的长期培养也受到相当大的限制，至于构建物在植入后是否表现合适的弹性和顺应性难以确定；凝胶纺丝法虽然可以制备微型的血管支架，但是支架的微观结构无法很好模拟细胞外基质的结构和功能。