[发明专利]用于促进心肌组织再生和干细胞监测的壳聚糖-丝素蛋白复合纳米纤维多功能补片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组织工程技术，特别是涉及一种用于促进急性心肌梗死后 心肌组织再生和干细胞检测的壳聚糖-丝素蛋白复合纳米纤维补片的制备方法。

背景技术

据2012年世界卫生组织统计，缺血性心脏病已成为世界范围内危害人类 健康的第一杀手，占全因死亡率的13.2％，其中约一半患者死于急性心肌梗死。 哺乳动物心脏是终末分化器官，一旦坏死难以自身再生修复，随着心肌细胞的 坏死和大量丢失进而导致心室重塑的进展，最终进展为心力衰竭。目前传统的 治疗方法，如冠脉搭桥手术、药物溶栓、经皮冠状动脉介入治疗等，虽然可明 显缓解症状、重建血运、挽救濒死心肌，但对已经坏死的心肌细胞却回天乏术， 不能有效降低远期心衰的发生率。心脏移植是治疗终末期心脏病的根治手段， 但由于供体缺乏和免疫排斥等因素而无法临床广泛推广。因此，临床急需建立 一种抑制心室重塑、促进心肌再生和改善心梗后心功能的治疗方法，有效预防 心肌梗死后心力衰竭的发生和降低缺血性心肌病的死亡率。

干细胞(stem cell)的研究为心脏再生带来了曙光。Gunnar Thomas在1957 年将正常人的骨髓移植到白血病患者体内，成功地使干细胞分化为有功能的正 常细胞，拉开了再生医学(regenerative medicine)的帷幕。2001年Orlic等 将雄性小鼠的骨髓干细胞移植入雌性小鼠的梗死心肌周边区，发现干细胞可在 梗死周边区存活并分化为心肌细胞，同时促进血管新生。这一重要发现引发了 心梗干细胞治疗的热潮。大量研究已证实，干细胞可减少心梗面积、抑制心室 重塑，改善心功能。对于其作用机制的阐述，主要集中在以下几个方面：1、 干细胞通过旁分泌作用和免疫调节作用，改善微环境，提高细胞存活率，促进 新生血管形成；2、移植干细胞促进自体干细胞的归巢和分化；3、干细胞分化 为有功能的心肌细胞、血管平滑肌细胞和内皮细胞，参与组织修复。治疗急性 心梗最常用的干细胞移植途径是冠脉内注射和心肌内注射。大量研究均证实， 在干细胞移植后一周内，其存活率不足10％，最终能分化为心肌细胞的更不足 2％，且仅局限于梗死边缘区。局部缺血缺氧、氧化应激、炎症反应等因素使得 机体微环境不利于干细胞的存活，所以，提高干细胞移植后的存活率成为干细 胞治疗的关键所在。基于组织工程技术的心脏补片已成为近年来的研究热点。

心脏补片是干细胞载体，也是细胞渗透、趋化、定植和生长分化的支架， 既要有很好的生物相容性，还要为心室提供适当的机械支撑。因此，材料的选 择和设计极为关键。目前研究中用于心脏补片的材料主要包括去细胞生物组织 材料(natural ECM)，人工合成材料(artificial materials)和生物高分子 材料(biopolymer materials)。去细胞生物组织材料主要取材于心包、网膜、 小肠等生物组织。人工合成材料常用的有聚乳酸(PLA)，聚乙二醇(PEG)， 聚丙烯(PP)，多聚丙交酯/乙交酯(PLGA)等。生物高分子材料包括丝素蛋 白(silk fibrin)，胶原蛋白(collagen I and III))，海藻酸磷酸盐 (alginate)，粘多糖(glycosaminoglycan),明胶(gelatin)，基质胶 (matrigel)，壳聚糖(chitosan)，纤维素(cellulose)等。由于保留了包 括脉管系统在内的组织支架，去细胞生物组织材料很好的模拟了细胞生长的微 环境，但不利于人为改良和调控，不能实现药物或细胞因子缓释，且研究表 明，新生组织仍无法与宿主心肌组织形成有效的机电偶联。人工合成材料最先 应用于心脏补片，由于材料系人工合成的聚合物，并非机体组成成分，其生物 相容性和免疫原性远逊于生物材料，难以模拟细胞外基质成分的结构和功能， 近年来已逐渐被生物高分子材料所取代。生物高分子材料是从生物体提取加工 而来，相较人工合成材料，其免疫原性低，生物相容性好，很多材料其本身即 为细胞外基质的主要成分，如胶原蛋白、基质胶等。还可根据组织特异性使用 不同的制作工艺，如真空冻干技术、静电纺丝技术、3D打印技术等，将一种 或数种材料加工成具有特定结构和功能的多孔复合材料。生物高分子材料已成 为心脏补片的研究热点。

发明内容