[发明专利]修复脊髓损伤的生物材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及修复脊髓损伤的生物材料及其制备方法与应用。

背景技术

脊髓是连接外周与大脑中枢神经系统的桥梁，它将身体的感觉(如痛觉、温度觉、触觉)刺激传导至大脑，也将大脑的指令传导到运动肌群而产生运动。另外，脊髓还负责一些神经反射。脊髓损伤主要因外伤、炎症、肿瘤等引起。严重的脊髓损伤会出现脊髓组织的缺失，这种脊髓损伤称为脊髓横断损伤。哺乳动物脊髓部位的中枢神经损伤后，受损神经的再生能力非常有限。这种神经再生能力的匮乏不仅是由于受损部位神经元死亡以及神经纤维的退行性变化，还因为脊髓损伤后，受损神经所处的体内环境中含有多种抑制神经再生的因素。一系列实验也证明，一些特殊的分子可以抑制神经再生。促进脊髓横断损伤后神经再生和功能恢复不仅需要受损轴突的生长，还需要形成有效的突触连接，这样才能正确传导神经冲动。

脊髓损伤后，对于神经再生有抑制作用的物质主要是硫酸软骨素(CSPG)和与髓鞘相关的3种分子：Nogo-A，髓鞘相关糖蛋白(MAG)和少突胶质细胞髓磷脂糖蛋白(OMgp)。Nogo-A，MAG和OMgp的抑制作用是通过激活NgR和p75/TROY受体复合物来介导的，继而引发神经细胞内钙浓度升高，激活表皮生长因子受体(EGFR)。所以，EGFR的激活处于NgR受体复合物的下游。除了髓鞘相关的几种分子，胶质细胞分泌的硫酸软骨素(CSPG)也是阻碍神经再生的重要因素。研究证明，CSPG也能激活EGFR。可见，抑制神经再生的几种物质都能激活EGFR。所以，EGFR可以作为治疗神经损伤并促进神经再生的重要治疗靶点。

脑源性神经营养因子(BDNF)是神经营养因子家族中的一员。它能够促进神经元存活、分化，并在突触可塑性中发挥重要作用。

胶原支架材料能够为轴突的生长搭桥，起到引导轴突生长的作用。胶原蛋白是一种在组织工程中广泛应用的生物材料，它免疫原性低，生物相容性好，可降解性能好。我们实验室前期工作中制备的有序胶原材料(LOCS)是一种很好的神经生长引导材料，能引导神经细胞轴突沿有序胶原材料细丝的方向生长，这样，就能引导神经元形成正确的突触连接，有助于神经功能的恢复。同时，有序胶原材料能结合神经营养因子，可以作为神经营养因子的载体，我们还可以对有序胶原材料做其他修饰，使之带有可以阻断轴突再生抑制物的物质。

在前期工作中，我们已经制备出具有胶原结合能力的脑源性神经营养因子(collagen binding BDNF，CBD-BDNF)，并且验证了CBD-BDNF与有序胶原材料具有特异结合能力。结合了CBD-BDNF的有序胶原材料能有效促进脊髓半横断损伤后的神经再生和运动功能恢复(Han Q，Sun W，Lin H，Zhao W，Gao Y，Zhao Y，et al.Linear ordered collagen scaffolds loaded with collagen-binding brain-derived neurotrophic factor improve the recovery of spinal cord injury in rats.TissueEng 2009；15：2927-35.)。

但是，促进比脊髓半横断损伤更加严重的脊髓横断伤后的神经再生，不仅仅需要用有序胶原材料引导神经再生的方向、用神经营养因子促进受损神经元的存活和轴突生长，还要尽量将损伤部位微环境中抑制神经再生的各种因素的影响降到最低。这样，既增加了积极因素，又消减了消极因素，神经再生的效果才能更好。