[发明专利]一种用于修复脊髓损伤的缓释TrkC受体配体明胶海绵圆柱体支架的构建

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于修复脊髓损伤的缓释TrkC受体配体-神经营养素-3(neurotrophin-3，NT-3)明胶海绵圆柱体支架的构建方法，尤其是一种含有过表达TrkC受体细胞的缓释TrkC受体配体明胶海绵支架材料的构建方法及其应用。

背景技术

中枢神经损伤如严重的脊髓创伤主要表现为截瘫和四肢瘫，目前还没有行之有效的治疗方法。传统认为，脊髓神经损伤后很难再生。现在认为，脊髓神经再生困难的原因主要是它们所处微环境中缺乏促进神经再生的神经营养因子。因此，要想脊髓神经损伤后能够再生，必需进行人工干预。现阶段促进脊髓神经损伤修复的策略，多着力于改善神经元发出的神经纤维再生微环境，让再生的神经纤维借助桥接物支架穿过损伤区，进入另一侧的脊髓组织中，重建神经通路联系，恢复原有的功能。

在脊髓损伤修复的策略中，生物组织工程材料作为具有保护神经元和促进其轴突再生作用的活性因子或作为移植干细胞的载体，被用于治疗脊髓损伤且逐渐引起人们的关注。组织工程材料主要有天然高分子生物材料和可降解高分子合成材料。天然高分子生物材料包括明胶、胶原、壳聚糖和海藻酸盐等。天然材料具有良好的生物相容性，在体外能促进细胞的黏附、增殖与分化。它们方便承载神经营养因子，与脊髓组织的整合性好，能够降低炎症反应以及减少星形胶质细胞增生所形成的疤痕，在一定程度上能够促进受损伤脊髓的结构和功能恢复。由于天然材料存在加工、机械性能较差和降解速率不易调控等问题，在体内应用受到一定限制。可降解的高分子合成材料以聚左旋乳酸(poly D，L-lactic acid，PLLA)和聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(poly D，L-lactic-co-glycolic acid，PLGA)为代表，它最大的优点易于加工成各种复杂的结构和形状，有一定的机械强度，能够起到桥接组织的作用，降解产物易于被吸收。但是，这种材料在体外没有促进细胞黏附和生长的功能，植入体内后可能存在降解产物呈酸性的问题。

天然生物材料做成的凝胶、明胶海绵和胶原海绵，都可用于横断性脊髓损伤修复。凝胶能够在脊髓损伤空洞处起填充作用，促进轴突再生，减少星形细胞增生形成的疤痕。但是，它不能较好地引导再生轴突穿越损伤区域，尤其是缺乏机械强度。明胶和胶原具有凝胶的优点，且能够方便承载活性物质。明胶来自于胶原，但去胶原的自然属性后(de-nature collagen)没有了胶原的抗原性，而且含有类似精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)序列，能够促进细胞的黏附和迁移。另外，明胶价格比较便宜，但其机械强度也不高。

明胶海绵应用于临床已经有许多年的历史了，这得益于它的良好的组织相容性和细胞亲和力。但是近年有病例报告指出，由于明胶海绵吸水容易膨胀，最终导致植入中枢神经后出现对周围组织挤压的情况。基于这种情况，我们设计用一种相对膨胀系数较小的材料PLGA膜作为导管外壳，并在导管的中央填塞明胶海绵(曾园山，曾湘。一种用于修复神经损伤的明胶海绵圆柱体支架的构建。获中华人民共和国发明专利，发明专利号：ZL 200910040176.9)。这明胶海绵圆柱体支架一方面可以尽可能保持明胶海绵的良好材料特性，另一方面可以减少明胶海绵的过度膨胀。此外，由于有了机械强度较高的PLGA膜作为导管外壳，导管中间的明胶海绵不容易发生塌陷。这些优点都有利于我们进行体内、外的实验研究。

丝素蛋白(silk fibroin)与其它天然高分子相比有明显的优越性：(1)安全可靠；丝素蛋白是来源于家蚕的天然高纯度蛋白质，向人类传播疾病的风险比较少，而且具有明确的一级结构，不存在潜在的危害性。(2)通过不同处理方法可以获得膜状或液态性状。(3)可以通过某些氨基酸的氨基和侧链的化学修饰，改变其表面性能，较容易吸附细胞。(4)在体内、外可缓慢降解，具有一定的缓释性。

应用神经营养因子治疗中枢神经损伤是目前研究的热点之一，但所运用的多是神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)和神经营养素-3(neurotrophin-3，NT-3)等神经营养因子。现已证明NGF主要作用于感觉神经元，对运动神经元作用不明显，而BDNF作用的神经元类型范围较窄小。许多研究认为，NT-3对神经元的发育、分化以及对受损伤中枢神经元的存活及其轴突再生有重要作用。有研究还证实，NT-3对脊髓损伤处皮质脊髓束神经纤维的再生有明显的促进作用，这也在我们先前的研究中得到了验证。许多研究表明，NT-3通常与细胞膜上的高亲力受体-TrkC结合而发挥作用。