[发明专利]一种机械性能增强型脱细胞脊髓生物材料支架及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种机械性能增强型脱细胞脊髓生物材料支架及其制备方法与应用，为克服现有脱细胞脊髓支架机械性能不足的问题，本发明采用电纺技术在脱细胞脊髓(DSC)外电纺一个聚乳酸‑羟基乙酸共聚物(PLGA)外壳，构建得到一种机械性能增强型脱细胞脊髓生物材料支架。相比单纯的DSC支架，本发明的生物材料支架具有增强的机械性能，抗压能力更好，可以防止移植后材料的塌缩和被周围组织的压迫；经研究发现，将本发明的生物材料支架移植到大鼠全横断脊髓损伤区可以有效修复脊髓损伤，从而解决了脱细胞脊髓机械性能不好的问题，进一步促进脊髓损伤的原位修复。

技术领域

本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种机械性能增强型脱细胞脊髓生物材料支架及其制备方法与应用。

背景技术

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是一种中枢神经系统损伤疾病，随着经济的发展和社会老龄化的加剧，发病率进一步升高。据统计，世界范围内脊髓损伤每年的发病率为23/百万，亚洲国家尤其中国和韩国发病率较高，为12.06-61.6/百万。目前我国约有200万脊髓损伤导致的截瘫患者，并且每年以约5万人的速度增加，而且呈现出高发病率、高致残率、低龄化的趋势，给家庭和社会带来了巨大的经济压力。仅在中国，因脊髓损伤导致的政府直接经济支出高达数十亿，因此脊髓损伤的研究与治疗成为世界各国研究的热点。

近年来，再生医学在治疗脊髓损伤方面具有广阔的前景，再生医学中有两大要素：一是种子细胞，二是生物材料。选择理想的生物材料对于组织工程修复脊髓损伤来说至关重要，目前运用在脊髓损伤研究领域的包括天然来源的生物材料(以胶原、明胶、海藻酸盐等为代表)、可降解高分子合成材料(以聚左旋乳酸(poly D,L-lactic acid,PLLA)为代表)以及脱细胞材料(以脱细胞坐骨神经、脱细胞视神经、脱细胞脊髓为代表)。一般认为，用原位的器官脱细胞来修复相应的器官损伤最符合器官原有的结构和细胞外基质成分，目前已有大量的脱细胞材料应用于相应的器官的研究，例如血管，骨，肺，心脏，皮肤以及周围神经等。同理，可通过构建脱细胞脊髓(DSC)作为脊髓组织工程的支架用于治疗脊髓损伤。尽管有研究表明，在脊髓损伤后，将DSC植入脊髓显示出一定的结构或功能改善，但这种支架的一个重大障碍是其较弱的机械性能。事实上，新鲜DSC的弹性模量只有0.564MPa，由于柔软，机械性能差，从而不能很好的维持支架形状。通过交联法(如使用京尼平交联)改良后，其弹性模量提高到1.541MPa，但也只是正常脊髓灰质和白质弹性模量的一半，这种机械强度很难克服创伤性SCI后浸润性纤维性瘢痕引起的组织收缩。因此，仅在脊髓内植入DSC会导致支架塌陷，并且会在在植入位点出现明显纤维化。可见，研制机械性能优良的脱细胞脊髓支架显得尤为重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种机械性能增强型脱细胞脊髓生物材料支架，该支架包括内部的脱细胞脊髓(DSC)以及环绕在脱细胞脊髓外围的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(poly D,L-lactic-co-glycolic acid，PLGA)外壳，通过在DSC外围喷射PLGA静电纺丝形成薄壳后制备得到，与单纯的DSC支架相比，其机械性能提高10倍左右，解决了脱细胞脊髓机械性能不好的问题，可以有效推进脊髓损伤的原位修复。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种机械性能增强型脱细胞脊髓生物材料支架，包括内部的脱细胞脊髓以及环绕在脱细胞脊髓外围的PLGA外壳。

优选地，所述PLGA外壳通过电纺的方式喷在脱细胞脊髓的外围，并形成紧密的一体化结构。

本发明通过添加PLGA外壳，增强了整个生物支架的机械性能，维持脱细胞脊髓支架的形状，而电纺的方法可以使得外壳和内部的材料连接的更好，更牢固，内部支架不易滑脱，机械性能的增强可以防止支架移植到脊髓损伤处后塌陷，可作为一种有效治疗脊髓损伤的新型生物材料。

本发明还提供了上述的机械性能增强型脱细胞脊髓生物材料支架在制备修复脊髓损伤的产品中的应用。