[发明专利]一种蜂窝状丝素蛋白多孔支架及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，尤其涉及周围神经、韧带、肌腱等具有纵行形貌组织的组织工程技术，具体涉及一种仿生植物组织多孔结构的蜂窝状丝素蛋白多孔支架及制备方法。

背景技术

组织工程技术作为一种新兴的再生医学技术，它主要是通过在可生物降解的三维多孔支架材料上种植细胞、继而进行体外/体内培养以实现对缺损组织或器官修复的一类技术。组织工程技术在解决目前临床上组织或器官移植存在的供体来源不足、免疫排斥反应等问题方面给予了厚望。

在组织工程技术中，三维多孔支架材料在很大程度上决定着组织工程技术的成败，它决定着种植细胞的粘附、增殖、分化和生长等行为，进而影响细胞各种功能。为满足组织工程技术对仿生多孔支架的需求，人们已提出多种制备三维多孔支架材料的方法，如发泡法、静电纺丝、相分离法、冷冻干燥法、快速成型法、脱细胞组织法等，这些方法在组织工程技术领域均得到了重视并取得了很大进展。从孔结构看，多孔支架主要包括泡沫状、蜂窝状和纤维状三种，其中蜂窝状孔的制备在技术上更富挑战性。在实际的多孔支架应用中，一方面，大量研究表明，蜂窝状多孔支架可促进细胞-支架共培养期间支架内外的物质交换速度，有利于维持种植于支架内部细胞的正常生长；另一方面，在利用组织工程技术修复周围神经、肌腱和韧带等具有纵行形貌的缺损组织时，即它们呈现由大量平行基膜管构成的蜂窝状结构，必须采用具有与其类似结构的多孔支架才能最大程度地实现组织再生修复和功能恢复。为此，申请人在之前申请的发明专利(申请号为201010602753.1)中，提出一种仿生植物组织蜂窝状孔结构的多孔支架制备方法，并利用该方法制备出聚(乳酸-羟基乙酸)、聚乳酸、聚己内酯或聚羟基乙酸等多孔支架。它们都是人工合成的聚酯类生物高分子材料，具有良好的力学性能、生物可降解性和生物相容性等，然而这些材料自身呈疏水性，并且高分子链中缺乏活性基团，难以进行生物学修饰。为充分利用这一新技术的优势，通过将其扩大适用于生物相容性更好的天然高分子材料，将可为组织工程技术的发展做出贡献。

在各种天然生物高分子材料中，丝素蛋白具有优异的生物相容性、力学性能和生物可降解性，甚至是生物活性。首先，丝素蛋白分子链上具有生物活性位点如由精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸组成的RGD序列，可促进细胞粘附与生长；其部分氨基酸序列还可与细胞外基质结合，与细胞产生良性互动[Harkin D G，George K A，Madden P W，et al.Biomaterials，2011，32：2445-2358]。其次，丝素蛋白的降解速度可通过调节β-折叠结构所占比例来控制，并且丝素蛋白降解产物主要为多肽，对细胞和组织生长无任何有害影响，这也是丝素蛋白最为显著的特点。再次，丝素蛋白的强度、韧性和弹性模量与生物体肌腱的接近[王辉，陈雄生，周盛源，等.中国组织工程研究与临床康复，2010，14(34)：6381-6384]。最后，丝素蛋白良好的氧/水渗透性[Talukdar S，Mandal M，Hutmacher D W，et al.Biomaterials，2011，32：2149-2159]，有利于细胞生长。这些优点，使丝素蛋白在韧带、肌腱、周围神经等组织工程技术中呈现出美好的应用前景。目前，丝素蛋白在细胞培养中的应用形式主要是膜、纤维状多孔体和多孔泡沫等[(a)Perry H，Gopinath A，Kaplan D L，et al.Advanced Materials，2008，20：3070-3072；(b)Liu H F，Fan H B，Wang Y，et al.Biomaterials，2008，29：662-674]，鲜见有关蜂窝状孔结构丝素蛋白支架的报道。

因此，制备仿生植物组织蜂窝状孔结构的丝素蛋白多孔支架，不仅可扩大已专利申请(申请号为201010602753.1)中支架制备技术的适用材料种类范围，即应用于天然生物高分子材料，而且丰富了丝素蛋白的应用形式。

发明内容

本发明的目的是在之前(申请号为201010602753.1)的发明专利申请基础之上，通过工艺和技术上的改进，提供一种蜂窝状丝素蛋白多孔支架及制备方法，制备出综合性能更加优异的丝素蛋白多孔支架，制得多孔支架不仅可应用于具有纵行形貌组织的组织工程技术，而且可广泛应用于体外三维细胞培养。

为达到上述目的，本发明的制备方法如下：

1)制备具有植物组织结构的负模氯化钠多孔体；