[发明专利]纳米纤维结构及其使用方法

说明书

本申请提供了膨胀的纳米纤维结构及其使用方法和制造方法。

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年9月19日递交的美国临时专利申请号62/560,314的优先权。上述申请通过引用并入本文。

本发明是在政府支持下由美国国家卫生研究院(NIH)授予的授权号R01GM123081做出的。政府对本发明具有一定的权利。

技术领域

本发明涉及纳米纤维和纳米纤维结构领域。更具体地，本发明提供合成纳米纤维结构的方法及其使用方法。

背景技术

在整个说明书中引用了若干出版物和专利文献，以便描述本发明所属领域的技术状态。这些引文的每一篇通过引用并入本文，如同完全阐述一样。

电纺纳米纤维的潜在应用包括能量储存、医疗保健、生物技术、环境清洁、防御和安全(Ramakrishna等人(2006)Mater.Today 9:40-50；Sridhar等人(2015)Chem.Soc.Rev.,44:790-814；Xie等人(2008)Macromol.Rapid Commun.,29:1775-1792)。由于能够模拟细胞外基质(ECM)的结构和ECM中胶原原纤维的尺寸，电纺纳米纤维已经广泛用作组织修复和再生的支架材料(Xie等人(2008)Macromol.Rapid Commun.,29:1775-1792；Xie等人(2010)Nanoscale 2:35-44；Xie等人(2010)Nanoscale 2:923-926；Kennedy等人(2017)ActaBiomater.,50:41-55；Liu等人(2012)Adv.Healthc.Mater.,1:10-25)。常规电纺丝的一个限制因素是所生产的纳米纤维垫完全由致密堆积的纳米纤维组成，仅在片状组装的过程中提供表面多孔结构(Mahjour等人(2016)J.Biomed.Mater.Res.A,104:1479-1488；Wu等人(2016)Bioactive Materials 1:56-64；Sun等人(2012)Nanoscale 4:2134-2137)。用这种纳米纤维垫孵育的细胞通常导致在其表面上形成细胞单层，而不是在整个垫中的三维(3D)细胞构建体(Kang等人(2016)Biofabrication 8:025008)。差的细胞渗透归因于纳米纤维垫的孔隙率降低，并且纤维间孔的尺寸通常小于单个细胞的尺寸(Mahjour等人(2016)J.Biomed.Mater.Res.A,104:1479-1488)。此外，降低的孔隙率会限制氧和养分的运输，进一步阻碍细胞浸润(Kim等人(2007)J.Biomed.Mater.Res.B Appl.Biomater.,81:104-110)。因此，主要由于电纺技术的固有性质而导致的常规电纺纳米纤维垫的不利特性限制了细胞在整个纳米纤维垫中的浸润和生长。显然，需要改进的电纺垫。

发明内容

根据本发明，提供了纳米纤维/纳米纤维结构。在一个特定的实施方案中，所述纳米纤维/纳米纤维结构包括包含多个纳米纤维的膨胀纳米纤维结构。在一个特定的实施方案中，纳米纤维结构已通过暴露于亚临界流体如亚临界CO₂然后减压(例如在容器内)而膨胀。所述纳米纤维结构可以包含多个电纺纳米纤维(例如，单轴对齐的、无规的、缠结的和/或电纺纤维)。所述纳米纤维结构也可包括增强吸水性的材料，例如明胶、壳聚糖或胶原。在一个特定的实施方案中，所述纳米纤维结构是交联的。所述纳米纤维结构还可以包含一种或多种药剂或化合物，如治疗剂。在一个特定的实施方案中，所述纳米纤维结构包括多个孔(hole)，特别是孔阵列。在一个特定的实施方案中，所述纳米纤维结构的孔包括细胞和/或组织。还提供了合成本发明的纳米纤维结构的方法。

根据本发明的另一个方面，提供了使用所述纳米纤维结构的方法。例如，所述纳米纤维结构可用于增强伤口愈合、构建组织构建物、促进组织再生、减少、抑制、预防和/或消除感染、局部递送药物和/或抑制出血。

附图说明