[发明专利]三维平行胶原纤维－蚕丝支架及其制备方法与应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种用于肌腱/韧带修复的三维的支架材料及其制备方法，特别涉及一种三维平行胶原纤维－蚕丝支架及其制备方法和应用。

(二)背景技术

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们的健康观念也在提升，出于对健康体魄的向往，国人参加体育锻炼和竞赛活动的数量明显增加，运动损伤也越来越多，其中韧带/肌腱损伤占50％以上。有数据表明，每2亿人口中一年至少有上千万的肌腱损伤病例。

当前，临床上主要靠直接缝合、自体移植、同种异体移植、异种移植和假体材料修复术来修复韧带和肌腱损伤。然而，这些手术重建再生技术都有其固有的缺陷，例如复发性撕裂、供体缺乏、供体部位并发症、免疫排斥和较差的支架整合性。

目前临床方法的缺点促使肌腱/韧带修复的研究转向可降解生物材料和组织工程方法。有研究者使用高分子材料纤维或者蚕丝组成辫状支架用于修复损伤肌腱，然而，这些辫状支架没有内部空隙，不能承载大量细胞，也不能让机体形成相互连接有功能的新组织。另外有研究者采用胶原接种大量细胞用于肌腱/韧带组织工程。这些支架解决了细胞组织容纳问题，但它们的力学性能很差，不能承受机体的生理机械力，难以应用于临床。

之前有研究把蚕丝和胶原海绵复合在一起，构建出了一个实用的肌腱/韧带组织工程支架。胶原海绵提供修复细胞粘附和长入的空间，编织状蚕丝纤维提供足够的力学强度。然而其在结构排列上与肌腱/韧带组织的形状相差很大，修复肌腱/韧带的结构和功能与正常肌腱/韧带相比较，也是相差甚远。一种理想的、能吸引目的细胞在损伤部位集聚并能有效引导细胞迁徙的有生物活性的蚕丝支架的组合仍然面临着巨大的挑战。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种三维平行胶原纤维－蚕丝支架及其制备方法与应用，本发明支架具有良好的力学性能，能够提供修复细胞粘附和长入的空间，具有与肌腱/韧带相似的结构，能有效引导细胞迁徙和排列，可作为生物支架应用于肌腱/韧带的修复。

本发明采用的技术方案是：

一种三维平行胶原纤维－蚕丝支架，所述支架由编织蚕丝基架和包覆在编织蚕丝基架上、下方表面的平行胶原纤维层构成，所述的编织蚕丝基架是由蚕丝编织成网孔大小为0.25～25mm²的网片结构，所述平行胶原纤维的孔隙直径大小为10～300um；所述的编织蚕丝是去除了丝胶蛋白的编织蚕丝。

本发明三维平行胶原纤维－蚕丝支架，优选所述编织蚕丝基架的网孔大小为1～9mm²。

优选所述平行胶原纤维的孔隙直径大小为50～150um。

本发明还提供了一种所述三维平行胶原纤维－蚕丝支架的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)将编织蚕丝基架去除丝胶蛋白；

(2)在去除了丝胶蛋白的编织蚕丝基架的上方、下方分别注入浓度为5～20mg/ml的胶原溶液，并使编织蚕丝基架两侧胶原溶液层的厚度为1～10mm；

(3)低温冷却使胶原凝固，然后真空减压干燥；

(4)最后进行干热交联，得到所述的三维平行胶原纤维－蚕丝支架。

本发明步骤(1)中，所述编织蚕丝基架去除丝胶蛋白的方法可以选自下列之一：碳酸钠溶液煮沸去除法、去污剂煮沸去除法、硼酸煮沸去除法或者直接加热去除法等，这些去除丝胶蛋白的方法，都适合本发明。

具体的，所述的碳酸钠溶液煮沸去除法为：将编织蚕丝基架浸没于0.2wt％Na₂CO₃水溶液中，煮沸60～150min，中间换水2～5次，室温或干燥箱干燥，即得去除了丝胶蛋白的编织蚕丝基架。

具体的，所述步骤(2)按如下步骤进行：首先，在一端嵌入有温度传递金属条的模具中注入浓度为5～20mg/ml的胶原溶液，并使溶液厚度为1～10mm，铺平后在溶液上表面平放去除了丝胶蛋白的编织蚕丝基架，然后在编织蚕丝基架上方注入浓度为5～20mg/ml的胶原溶液，并使溶液厚度为1～10mm，铺平即可；所述的温度传递金属条选自铝条、不锈钢条或铜条等传递温度性能好的材料，所述模具的材质选自亚克力、陶瓷或硅胶等导热性能差的材料。

本发明步骤(3)中，使胶原凝固的低温冷却方法可以采用下列之一：装有液氮的泡沫盒、制冷机或低温冰块等，这些制造温度梯度且使胶原凝固的方法，都适合本发明。

具体推荐本发明三维平行胶原纤维－蚕丝支架按如下步骤制备：