[发明专利]一种功能化水凝胶支架及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种功能化水凝胶支架及其制备方法和应用。所述功能化水凝胶支架的制备原料包括：天然高分子、光引发剂、基质细胞衍生因子‑1α、脂质体包载的紫杉醇、溶剂和缓冲液。所述功能化水凝胶支架构建具有促进血管生成和轴突再生的协同作用的多功能水凝胶体系，用于脊髓损伤再生修复。

技术领域

本发明属于医用新材料技术领域，具体涉及一种功能化水凝胶支架及其制备方法和应用。

背景技术

脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)导致损伤以下平面的永久性和不可逆转的感觉和运动功能障碍，是临床治疗中最为复杂而具有挑战性的神经系统疾病。根据2018年发表在Lancet的统计，截止至2016年，全球约有2700万的脊髓损伤患者；2016年脊髓损伤新增患者100万人。脊髓损伤往往会给患者个人、家庭以及社会造成沉重的负担：据统计，脊髓损伤患者一生直接康复治疗费用极高。

数十年来的研究表明，在脊髓损伤后的病变部位中的抑制性髓鞘碎片，反应性星形胶质细胞、小胶质细胞和免疫细胞的积累，神经胶质和纤维化疤痕等形成了一个缺乏诱导再生、神经营养保护等抑制中枢神经内源再生修复的不利微环境，进一步加剧了损伤程度并影响SCI后功能恢复。脊髓内的血管-脊髓屏障脊髓正常以及损伤微环境中具有重要作用。脊髓损伤后，脊髓内毛细血管发生机械性破坏，血液中的多种细胞和分子进入脊髓受损区域并产生一系列病理性级联反应而造成脊髓损伤后的继发性损伤。血管新生在脊髓损伤后对轴突再生和功能恢复起着至关重要的作用。利用血管内皮生长因子(VEGF)，血管生成素1和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等细胞因子或者化学因子的使用能够明显增加血管密度并改善脊髓损伤动物模型的运动机能，表现出良好的脊髓损伤治疗效果。

已有研究发现，脊髓损伤后激活了内源性神经干细胞。相比于外源干细胞，内源性神经干细胞由于可以避免伦理问题，细胞来源以及潜在致瘤性等一系列潜在的问题或风险，被认为是一种更具应用前景的修复SCI损伤的神经纤维的细胞来源并收到广泛的关注。但是，激活的内源性神经干细胞倾向于分化为星形胶质细胞和少突胶质细胞，仅有极少一部分能分化为神经元。而脊髓损伤后，通常在损伤部位形成空洞，使神经细胞失去支撑和粘附的细胞外基质。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种功能化水凝胶支架及其制备方法和应用。所述功能化水凝胶支架能增强血管再生和内源神经修复，以协同治疗脊髓损伤。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种功能化水凝胶支架，所述功能化水凝胶支架的制备原料包括：天然高分子、光引发剂、基质细胞衍生因子-1α、脂质体包载的紫杉醇(Taxol)、溶剂和缓冲液。

本发明提供一种功能化水凝胶支架，所述功能化水凝胶支架由快速成型光交联水凝胶联合基质细胞衍生因子-1α和紫杉醇脂质体(即脂质体包载的紫杉醇)在损伤区长期维持一个促进血运重建和轴突再生的微环境。这种支架不仅可以促进内源神经干细胞迁移和轴突再生并且增强了损伤区的血管化程度，同时血运的重建可以更好促进神经再生，因此，相比于单一促进神经再生的治疗方法可以更好地促进脊髓损伤后的功能恢复。其中，SDF-1a还可以结合一种或多种促进血管内皮细胞迁移和再生的生物活性分子联合使用；紫杉醇脂质体还可以同时担载一种或多种促进轴突再生的生物活性分子。特别地，本发明所述基质细胞衍生因子-1α为胶原结合肽段修饰的基质细胞衍生因子-1α。