[发明专利]聚己内酯/天然高分子复合多孔支架的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于医用多孔支架材料领域，涉及医用多孔支架的制备方法及应用。 

背景技术

随着纳米纤维制备技术的不断发展，由静电喷射法制得的纳米无纺布是以无规定向的纳米纤维构成的几何空间，具有模仿生物体内的纳米级胶原质组成的细胞外基质结构、比表面积大，是一种良好的支架材料。其制备过程简单，纤维网质轻柔软，便于手术操作；植入体内时可降低其与身体本身组织的硬度不匹配性，极少量的聚合物会降低植入材料的副反应；而其极大的比表面积和表面积体积比，高空隙率及纤维表面的微孔结构赋予材料很强的吸附力以及良好的过滤性、阻隔性、黏合性和保温性等，并有利于营养物质的传送。目前多家研究机构和医院都在对这方面进行研究，电纺纳米纤维有望在组织工程支架、防粘连膜、创面修复材料、人造血管等生物医学领域得到广泛应用。

在组织工程应用中，电纺纳米纤维支架与细胞外基质在形态结构上具有更高的相似性，其特有的高比表面积和孔隙率有利于细胞的粘附和增殖。电纺纳米纤维是层层随机沉积在收集装置上的，因此其孔径分布较宽(几微米到几百微米)，但大多数孔的尺寸在25～100 m之间，这个范围适合于大多数细胞的植入和生长。而且纤维的随机取向使纤维间的结合较弱，当细胞进入孔内后可以推动它周围的纤维，适当的调节孔径以扩展空间，从而提高了细胞在三维支架中的渗透能力。目前，电纺制备聚合物纳米支架材料方法较多，如单一组分静电纺丝法，共混或复合静电纺丝法等。Han 等人用醋酸纤维素作为材料研究了膀胱体系中细胞外基质的结构。他们发现细胞外基质的拓扑形态会在细胞分化中占据重要的角色，通过电纺丝技术调整支架结构，初步实了现对细胞生长的控制。比较而言，由于单一材料静电纺制得的纳米纤维存在缺乏表面特异性，力学性能差，降解速率难以调控等缺点。目前，多组分电纺纳米纤维支架材料的研究越来越引起关注。

胶原蛋白、丝素蛋白及明胶等天然高分子具有良好的生物相容性，利用这些材料与合成高分子混纺或同轴共电纺制备复合纳米纤维，可用于组织工程支架的构建。Zhang等通过静电纺明胶(Gt)与PCL，制备了Gt／PCL复合纤维膜。实验表明该复合纤维比单纯PCL或Gt纺丝纤维的机械性及亲水性更好。体外研究发现BMSC在该支架表面黏附和生长良好，l周后细胞迁移至支架内部l- 14 nm处。该Gt／PCL复合纤维适用于骨组织工程研究。Min等将甲壳素、PLGA分别溶解在甲酸、HFIP溶液中制得纺丝液，使用双喷嘴装置制备PLGA／甲壳素复合纳米纤维，甲壳素纳米粒子能很均匀的分布在PLGA纤维中且和PLGA纤维结合牢固。Vaz等利用PLA、PCL性能的不同，采用静电纺丝法分层构建PLA(外层)／PCL(内层组织工程血管支架，结果改善了血管支架的性能，使血管具有良好的柔韧性，能够支持小鼠成纤维细胞的粘附、生长和增殖。Zhang等利用同轴电纺技术制备了芯层为聚己内酯(PCL)、壳层为胶原的核／壳结构纳米纤维支架，在支架上种植人成纤维细胞。培养至第6天时发现，同轴电纺支架上细胞密度远远高于仅涂覆胶原的PCL支架。

在创口包覆材料应用中，因电纺纤维轻薄柔软且布满纳米孔隙，能与创面充分弥合，一方面减轻外界环境对创面组织的刺激，保护创口体液不致于在空气中蒸发散失，同时保证创面能接触到新鲜的氧气，利于细胞的生长修复，另一方面，在气溶胶微粒捕捉机制的作用下，电纺丝纳米纤维可以滤去空气中的几乎所有的细菌和微尘，避免伤口出现感染。经过处理的创口，往往愈合良好，不留疤痕。而且治疗过程也并不复杂，只需在电场中将纳米纤维直接喷洒到创面，即可形成稳定而有效的保护层了。韩国Rho[等人将I型胶原溶解在HFIP(六氟异丙醇)中，在质量分数为8％时，纺丝形成由平均直径为460nm的纤维构成的细胞支架，利用戊二醛饱和水溶液蒸汽化学交联12h提高强力后，用层粘连蛋白、I型胶原处理，研究角化细胞的培养性能。结果表明经细胞外基质蛋白处理的胶原纤维支架促进人表皮细胞(NHEK)、口腔细胞(NHOK)的粘附和增殖，并沿纤维取向生长。在鼠伤口包覆实验中，组织观察发现棉纱布包覆的伤口一周后出现纤维蛋白组织碎片，并观察到多形核白细胞和成纤维细胞的增殖。而胶原纳米纤维覆盖的伤口在一周后未发现组织碎片，成纤维细胞增殖明显并出现初生毛细血管。

血管内膜增生导致的管腔再狭窄乃至阻塞，是困扰血管外科的一大难题。Venugopal用PCL形成纳米纤维支架后，表面经胶原蛋白处理，培养冠状动脉平滑肌细胞(SMCs)，发现细胞保持表型并沿纤维取向生长，能够进入支架并形成平滑肌组织，初步研究表明可用作血管移植，Xu用PLA/PCL以75/25比例共聚后形成的纳米纤维培养SMCs发现具有相同的特征。