[发明专利]一种组织工程凝胶支架材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及组织工程领域，尤其涉及一种组织工程凝胶支架材料及其制备方法。

背景技术

生物材料和种子细胞是组织工程技术中的两大关键因素。作为种子细胞支架的生物可降解材料，是对细胞外基质的仿生，是保证组织工程化组织形成的前提。细胞与生物材料直接接触后，产生一系列在细胞和分子水平上的反应，因此支架材料的物化性质直接影响着细胞增殖和分化，进而影响体内和体外组织构建效果，最终影响组织工程化组织的形成。由于生物材料在组织工程中是起到负载细胞的支架的作用，一般需要具有相应组织、器官的复杂外形，高空隙率，合适的降解速率，良好的生物相容性，等等。相对于其他类型的支架材料，如通常用于软组织构建的纤维状或膜片式聚α-羟基酸(包括聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及它们的共聚物PLGA)，或是用于硬组织构建的磷酸三钙、羟基磷灰石、珊瑚、脱钙骨等，可注射的凝胶支架材料具有易塑形，且回植体内时无创伤等优点而深受科研人员的青睐。

透明质酸(Hyaluronic acid，简称HA)是由N-乙酰氨基葡糖-D-葡萄糖醛酸为双糖单位组成的天然直链高分子多糖(glycosaminoglycan；GAG)，商品形式的HA主要以透明质酸钠的形式出售，本文中的HA如不特意指出即指透明质酸钠。HA的分子量可以高达1-2000,000Da，具有较好的粘弹性，广泛分布于哺乳动物结缔组织的胞外基质、鸡冠和链球菌的夹膜等地方。HA是黏多糖的一种，和细胞表面有密切的相互作用，由于参与了关节的润滑和胶状结缔组织的连接而被认为是生物“胶”。HA在骨骼演变的生长，发育和重建过程中发挥着多种功能，并且在很多重大的生物学过程中也有举足轻重的作用，如细胞迁移，增殖，组织形成，伤口愈合，血管化和器官形成等。最近的报道认为HA能作为配体被干细胞表面的受体CD44所识别，并通过与CD44的作用参与到细胞的黏附，增殖和分化以及受体介导的基因表达。综上所述，由于HA无种属及脏器特异性，在植入体内时显示出优良的机体生物相容性，是一种理想的制备组织工程注射型凝胶支架的天然生物材料。但是天然的HA容易被肌体组织中的酶降解，良好的水溶性使其在组织中容易被扩散，所以它在体内存留时间很短。根据文献HA在皮肤中的半衰期为1天，在眼睛中为1-1.5小时，在软骨中为1-3周，在玻璃液中的半衰期为70天。那么天然HA很难用作组织工程支架材料，因为其对细胞所起的支撑作用时间太短，来不及匹配组织的形成。通常需要对HA进行修饰和交联以得到凝胶状HA支架材料。

单纯HA凝胶的制备以及生产工艺已有较多报道，最为典型的是用于注射的美容除皱产品瑞蓝(Restylane)。根据美国专利(US Patent，5827937)，HA凝胶的制备采用1，4-丁二醇二缩水甘油醚(1，4-butanediol diglycidyl ether，BDDE)为交联剂，分为两步法，第一步通过浓度来控制交联反应的进行程度使得到活化的HA多糖溶液；第二步增加反应物浓度使交联反应继续进行以得到黏性胶状物质。根据这样的两步法制备的HA凝胶，对生产工艺和过程很难精确控制，从而容易导致交联度和凝胶性能的不稳定，而用于组织构建时，支架材料性能的微小改变就会增加后续细胞行为的不可控性，影响组织形成，因此这样的方法不适合用作组织工程支架材料的制备。

因此本领域迫切需要提供一种简单易行、能够精确控制透明质酸交联度和凝胶性能的组织工程凝胶支架材料的制备方法。

发明内容

本发明旨在提供一种简单易行、能够精确控制透明质酸交联度和凝胶性能的组织工程凝胶支架材料的制备方法。

在本发明的第一方面，提供了一种组织工程凝胶支架材料的制备方法，所述的方法包括步骤：

(1)将含有透明质酸或其盐的溶液和1，4-丁二酸缩水甘油醚混合，得到混合溶液1；和

(2)将混合溶液1平铺使厚度为2-10mm(较优为2-8mm，最优为3-7mm)、干燥，得到组织工程凝胶支架材料。

上述制备方法中，以混合溶液1的总体积计，其中1，4-丁二酸缩水甘油醚的体积百分浓度为2-10％。

上述制备方法中，所述混合的时间为1-9小时。

上述制备方法中，所述干燥时间1-6天。

在另一优选例中，本发明提供的一种组织工程凝胶支架材料的制备方法包括步骤：

(1)将含有透明质酸或其盐的溶液和1，4-丁二酸缩水甘油醚混合1-9小时，得到混合溶液1；以混合溶液1的总体积计，其中1，4-丁二酸缩水甘油醚的体积百分浓度为2-10％；和