[发明专利]超薄多孔复合纳米纤维仿生Bruch’s膜的静电纺丝制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程材料领域，具体地涉及一种应用静电纺丝技术制备的超薄、多孔复合纳米纤维仿生Bruch's膜。

背景技术

年龄相关性黄斑变性(AMD)是我国重大致盲性眼病，其主要病因在于视网膜色素上皮层(Retinal Pigment Epithelium，RPE)的结构或功能的异常而最终引起视网膜光感受器细胞的凋亡进而导致神经视网膜发生不可逆的变性，目前仍然没有办法根治。RPE移植是治疗该类疾病的最有前景的方法之一。制备理想的RPE细胞移植载体成为该项技术的关键。天然RPE细胞位于Bruch's膜上，Bruch's膜位于神经视网膜和脉络膜之间，是一层厚约2-4μm，多孔交错的网状结构薄膜。Bruch's膜不仅为RPE细胞提供生长的微环境，而且对RPE细胞功能的发挥起着非常重要的作用。利用生物材料体外仿生构建Bruch's膜，为RPE细胞提供移植载体具有十分诱人的前景。

PCL是近年在生物材料领域广受关注的一种合成高分子聚酯，具有良好的力学性能和和柔韧性，美国食品和药物管理局(FDA)因其优良的生物相容性、生物可降解性、无毒等特点，批准其作为可用于人体的生物医用材料。但其为强疏水性材料，降解过慢且缺少细胞识别位点，限制了其大规模应用。柞蚕丝素是由野生蚕-柞蚕生产的一种生物可降解的天然高分子材料，其氨基酸组成与家蚕丝素不同，除了富含丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸(约80％)外，柞蚕丝素特有的精氨酸、甘氨酸和天门冬氨酸(RGD)三肽序列赋予了其优良的细胞亲和力。RGD序列作为细胞膜整合素受体介导细胞与材料粘附及信号传递。柞蚕丝素作为少有的几种含有RGD模序的天然蛋白，越来越受到研究者的青睐。明胶是胶原的水解产物，富含亲水性氨基酸，具有极强的亲水性。此外，与胶原相比，明胶无抗原性、易于吸收，常被来改性人工合成材料。

目前，也有一些报道利用人工合成材料，如聚氨酯(PU)，聚己内酯(PCL)，聚丙交酯已交酯(PLGA)或天然生物材料，如胶原，家蚕丝素，壳聚糖尽管人工合成材料具有良好的可塑性，材料的微结构、力学性能、形态等也能根据需要进行设计和调控，但是缺乏细胞识别位点细胞亲和力差，较难满足临床需求。天然生物材料富含生物信号分子，利于细胞的黏附和增殖，但该类材料力学性能不足、降解过快，难以长期为细胞提供支撑。尽管有报道称通过化学交联剂(如戊二醛、碳化二亚胺等)改善支架的力学性能，延缓支架的降解速率，但这些交联剂的残留往往会产生细胞毒性。

静电纺丝技术(简称电纺)是一种简便易行的新型多孔组织工程支架膜制备方法，能够形成纳米到亚微米级纤维，且能通过控制电纺时间控制纤维膜厚度。形成的纤维直径与天然细胞外基质蛋白质(50～500nm)相似。此外纤维具有高比表面积及高孔隙率而模仿细胞外基质纳米纤维网架结构，能为细胞提供良好的生长环境，利于细胞营养物质、细胞信号及代谢废物的传递。

综上所述，目前还没有一种利用纳米仿生方法制备的既有纳米纤维交错排列多孔、超薄结构，又具有细胞识别信号序列的仿生Bruch's膜。

发明内容

本发明旨在改进目前RPE细胞移植载体中的不足，以聚己内酯、或柞蚕丝素蛋白和聚己内酯、或柞蚕丝素蛋白、聚己内酯和明胶等为原料，应用简单易行的静电纺丝技术制备得到超薄多孔复合纳米纤维仿生Bruch's膜，其中，膜的孔隙率80％-90％，膜的厚度3-10μm。

为实现本发明目的，采用的技术方案如下：

本发明提出一种超薄多孔明胶复合纳米纤维仿生Bruch's膜的静电纺丝法制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料溶于有机溶剂获得静电纺丝溶液；

(2)对步骤(1)获得的所述静电纺丝溶液进行静电纺丝获得复合纳米纤维膜；

(3)对步骤(2)获得的所述复合纳米纤维膜置于通风厨或恒温鼓风干燥箱中1-4小时，使残留的有机试剂完全挥发，得到所述超薄多孔柞蚕丝素蛋白／聚己内酯／明胶复合纳米纤维仿生Bruch's膜；

其中，所述步骤(1)中的原料为：聚己内酯、或柞蚕丝素蛋白和聚己内酯、或柞蚕丝素蛋白、聚己内酯和明胶；

其中，所述超薄多孔复合纳米纤维仿生Bruch's膜为聚己内酯纳米纤维仿生Bruch's膜、柞蚕丝素蛋白／聚己内酯复合纳米纤维仿生Bruch's膜、或柞蚕丝素蛋白／聚己内酯／明胶复合纳米纤维仿生Bruch's膜。