[发明专利]可悬浮皮肤组织工程纳米纤维支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及组织工程和微纳制造技术领域，尤其涉及一种可悬浮皮肤组织工程纳米纤维支架及其制备方法。

背景技术

皮肤是人体的重要器官之一，在60天内即可完全更新一次。皮肤不仅能使人体免受污物或细菌的侵袭，也能保持人体内的水分不致流失。当大面积的皮肤受到严重的烧伤或损害，医生必须立即输入液体并保护伤口，如果仅是皮肤的浅层受损，新皮肤会再生。如果病人受到了严重的烧伤，皮肤就不能靠自己修复。长期以来，人们对严重的皮肤缺损创面，只能靠切取自体正常部位的皮肤移植修复，尽管能治愈创面，但在取皮部位却留下了新的创伤，常常导致疤痕增生，甚至因取皮过深，供皮区难以自愈，形成水疱，反复溃疡。遇到大面积严重烧伤的病人，如果其正常皮肤所剩无几，缺乏自体皮源及时封闭创面，常常引起创面及全身严重的感染等一系列并发症，有可能危机生命。因此，国际医学界一直试图在体外制造一种皮肤代用品，用来更换人体损坏的皮肤组织。

组织工程作为一个新兴的边缘学科为烧伤科和整形美容科急需的理想皮肤替代物提供一个很好的解决办法。其核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代。组织工程的基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞，吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的三维支架上形成复合物，将细胞-三维支架复合物植入机体组织、器官的病损部分，细胞在三维支架逐渐被机体降解吸收的过程中形成在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的新的组织，而达到修复创伤和重建功能的目的。

因此组织工程皮肤应运而生，成为组织工程中进展很快的学科，并且发展出成熟的产品。组织工程皮肤是由细胞或细胞外基质或由两者共同结合组成的皮肤产品，是应用生命科学和工程学的原理与技术将种子细胞与适当的支架材料相结合构建出的用于修复、维护和改善损伤皮肤组织功能和形态的生物替代物。

皮肤组织工程研究分为三个环节：种子细胞、支架材料和体外重扩建技术。支架材料是皮肤组织工程的关键要素，是细胞获取营养、气体交换、废物排泄和生长代谢的场所，是新的具有形态和功能的皮肤组织基础。其主要功能包括以下两点：1、为体外构建工程皮肤器官提供三维的细胞生长支架，使细胞间形成适宜的空间分布和细胞联系；2、提供特殊的生长和分化信号，诱导细胞的定向分化和维持细胞分化。皮肤组织工程支架必须具有良好的生物兼容性、良好的生物降解性、较大的孔隙率和比表面积以及足够的力学性能。

皮肤组织工程支架材料的研究及其优选是人工皮肤的重要研究内容之一，按化学性质可将其分为生物类与合成类。生物类皮肤组织工程支架材料主要有胶原和脱细胞真皮基质，前者是经典的人工皮肤支架材料，但它的缺点就是力学性能差，不易于手术操作；后者是目前研究的热点，美国已用脱细胞尸体皮或猪皮为支架材料制备了人工皮肤，它的优点是力学性能好，抗原性低，缺点是材料来源非常有限且有传染某些疾病的危险，限制了其应用。合成类皮肤组织工程支架材料主要是聚交酯、聚内酯、聚羟基烷酸酯、聚碳酸酯类，但其最大的缺点是缺乏细胞识别信号，不利于细胞粘附及特异基因的激活。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有良好的生物相容性和生物可降解性，较高的孔隙率和较好的力学性能，可以仿生细胞外基质环境，并且可以悬浮于培养液表面，能够长时间保持平直性和完整性，可以仿生皮肤细胞生长环境，有利于皮肤细胞的粘附、生长、迁移、增殖和分化的皮肤组织工程纳米纤维支架。

具体的，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的可悬浮皮肤组织工程纳米纤维支架由纳米纤维膜和辅助支撑两部分粘合在一起组成，所述的纤维膜材料为聚乳酸-羟基乙酸共聚物（简称PLGA），所述的辅助支撑材料为聚丙烯（简称PP）。

本发明的技术方案中纤维膜材料选用的聚乳酸-羟基乙酸共聚物，具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能，被广泛应用于制药、医用工程材料领域。实验证明聚乳酸-羟基乙酸共聚物静电纺丝性能较好，便于通过静电纺丝制备纳米纤维。该共聚物由两种单体乳酸和羟基乙酸聚合而成，通过调整单体比例可以改变聚乳酸-羟基乙酸共聚物的降解时间，实现可控降解。该材料具有良好的力学性能，所得纤维膜抗拉强度较大，便于进行各种操作。