[发明专利]呼吸道上皮-多孔丝素蛋白复合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属组织工程和医用材料领域，涉及呼吸道上皮-多孔丝素蛋白复合物及其制备方法和应用，尤其是在多孔丝素蛋白上进行呼吸道上皮培养的方法，及呼吸道上皮-多孔丝素蛋白复合物在气管缺损重建中的应用。

背景技术

据报道，临床医疗中常见因肿瘤、外伤和先天畸形等引起的气管缺损，而且当缺损长度超过气管总长度的一半时（>6cm），会因吻合口张力过大造成管腔瘘而不能进行直接吻合，则需要进行气管重建。临床实践中重建的气管需具备如下条件：要求有足够的强度和弹性以保持管腔通畅及头颈运动，密封性好、不漏气，内壁有气管黏膜上皮生长，具有清洁气道的功能等。目前，临床常用的重建方法有：①异体气管移植：供体来源有限,术后需终身使用抗免疫药物；②自体组织移植：移植物与正常气管的组织结构和力学特性相差较大，而且造成正常组织损伤；③人工材料的应用：常见的有金属和高分子假体，植入后容易出现异物反应、排斥。所述的3种重建方法均不能够完全符合重建的气管要求,甚至有时为了确保修复而达不到病变的完整切除。

组织工程化气管应运而生，它是将经体外扩增的种子细胞接种在具有气管环样结构的支架材料上，通过细胞在支架材料中的黏附、生长繁殖以及分泌细胞外基质，形成一定形状且具有一定功能的气管环，原位移植从而达到修复缺损、重建功能的目的。现有技术公开了组织工程化组织的研究主要包括以下的内容：(1)细胞支架的研究；(2)种子细胞的选择、培养和生长；(3)生物组织工程化组织的构建。由于气管支架的特殊性，组织工程化气管支架不仅要求(1)较好的生物相容性及表面相容性（即材料表面具有足够的细胞吸附能力，有利于细胞的粘附和生长）；(2)适宜的生物降解度，在组织工程化气管形成后，可逐步降解；(3)不诱发机体的免疫排斥反应；（4）具有较高孔隙率的三维多孔结构，在植入初期渗入组织液基质提供适合细胞再生的微环境，并有利于毛细血管网的长入实现血管化。更要求其具有（5）足够的机械强度和灵活的塑形性，且内壁被覆呼吸道黏膜上皮。目前医疗实践使用的细胞支架主要有：（1）去细胞化的异体气管及自体组织，此种方法虽然减少了免疫排斥反应，但供体来源困难；（2）合成类的聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)及二者的共聚物(PL GA)等，及天然类的胶原、糖氨聚糖、壳聚糖，合成类材料的缺点是容易造成局部组织酸性降解产物堆积，在体内会引发炎症反症，明胶是最早应用的可降解天然材料，但作为支架材料其机械性能明显不足，壳聚糖刚性很强,但其缺陷在于材料脆性高。

丝素为一种天然的高分子材料，通过改变制备方法及控制工艺条件，可以控制丝素多孔质体孔隙的大小和密度，吸水性，透湿性，断裂强度，水中溶失率等主要结构和性能指标。丝素蛋白主要由甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸等18种氨基酸所组成，与人体角质及胶原组成结构相似；有研究通过生物整体，细胞和分子生物学三个水平对丝素蛋白与机体的生物相容性实验表明，丝素蛋白安全可靠，具有更优良的生物相容性。丝素蛋白作为一种蛋白质，植入体内最终被吸收，降解，已有研究表明，丝素蛋白生物降解后，其降解产物本身不仅对组织无毒副作用,还对如皮肤、牙周组织有营养与修复的能力。国内已有用蚕丝作为体外细胞培养的支架，进行动物雪旺细胞培养；丝素蛋白对软骨细胞具有良好的吸附作用及生物相容性，并能维持软骨细胞正常形态和功能，是适合软骨细胞立体培养的良好天然支架。有研究应用丝素蛋白膜修复兔及犬尿道缺损,结果表明丝素蛋白膜能够诱导尿道粘膜上皮细胞的生长，用丝素蛋白涂覆的钛网修复家兔颈段气管的缺损，术后可见气管腔内黏膜光滑，管腔无明显狭窄，无瘢痕及肉芽组织生长。还有报道，丝素材料生物相容性好,抗原反应不明显或无明显异物排斥反应，气管粘膜在丝素涂层的钛网表面生长良好，以及丝素蛋白能诱导内皮细胞的生长、分化及血管化形成等结果。迄今为止，国内外尚未见应用丝素蛋白在呼吸道上皮培养中的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种呼吸道上皮-多孔丝素蛋白复合物及其制备方法，尤其是在多孔丝素蛋白上进行呼吸道上皮培养的方法。

本发明的进一步目的是提供所述的呼吸道上皮培养的方法制得的呼吸道上皮-多孔丝素蛋白复合物在气管缺损重建中的用途，

本发明采用多孔丝素蛋白作为支架材料，以支气管黏膜上皮作为种子细胞，制成呼吸道上皮-多孔丝素支架复合物。本发明利用丝素的良好生物相容性和促进粘膜细胞生长的作用，为呼吸道管腔的修复提供必需的内壁被衬黏膜。