[发明专利]分区域含有定向轴突的组织工程脊髓

说明书

一种分区域含有定向轴突的组织工程脊髓，能按区域控制支架材料内神经细胞所发出轴突的方向，且能大大减少支架材料中神经细胞换元次数。上行区内的神经细胞呈单层分布于支架材料的底部，吸附有轴突导向因子的物质置于支架材料的顶部；下行区内的神经细胞呈单层分布于支架材料的顶部，吸附有轴突导向因子的物质置于导管的底部。经培养，上行区的神经细胞会向上长出轴突，而下行区的神经细胞会向下长出轴突。因此本发明可以模拟生理状态神经传导通路的方向性，并以较少的神经元换元次数完成横断脊髓的连接修复。从而保证移植的组织工程脊髓与宿主脊髓整合后神经信号传递的稳定性和准确性，促进脊髓功能的恢复。

所属技术领域：

本发明涉及一种用于修复脊髓损伤的组织工程脊髓，尤其是按照不同区域含有上行或下行轴突的组织工程脊髓。

背景技术：

神经细胞/神经元属于永久性细胞，缺乏再生能力，因此脊髓损伤，尤其是脊髓横断伤的病人难以自行恢复正常的脊髓功能。在脊髓损伤修复研究领域，人们尝试构建人工脊髓支架材料并复合神经营养因子及种子细胞来修复脊髓损伤，其基本原理是：移植的人工支架材料能为脊髓修复相关的细胞提供适宜的生长环境，促进支架材料内种子细胞(关键是神经细胞)的生长分化及宿主脊髓断端神经元轴突的再生，以类似中继站的作用将宿主损伤平面上下神经网络重新连接起来。

神经元是一种极化的细胞，形态上主要由胞体(包括树突)和由胞体发出的一根长轴突组成。正常情况下脊髓内的神经传导通路要经历一次到数次神经元换元，换元时，上位神经元的轴突与下位神经元的胞体或树突相连，换元后的神经元轴突与换元前的神经元轴突在方向上保持一致。

然而，经查阅各类与脊髓损伤修复有关的人工支架材料的专利及文献报道，我们发现现存的支架材料即便是分区式组织工程脊髓也只是在上、下行神经纤维束的分布区域设置了纵向导管，而无法控制导管内神经细胞所发出轴突的方向，即纵向导管内的神经细胞会向上或向下随机的长出轴突。如导管内神经细胞所发出的向上生长的轴突可能与宿主下行神经细胞轴突相连，而这种连接方式是不能行使其正常功能的。并且由于种植的神经细胞在整个立体支架材料中均匀分布，这会导致上、下行神经传导通路在支架材料内多次换元并发生轴突方向性错误匹配，使神经信号不能有效的传导，修复效果大打折扣。

发明内容：

为了克服现有组织工程脊髓中神经细胞轴突在生长方向上的随机性和神经细胞换元次数过多的不足，本发明提供了一种新型的组织工程脊髓，该组织工程脊髓能按区域控制神经细胞所发出轴突的方向，且能大大减少材料中神经细胞换元次数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将支架材料按照轴突走向划分出上行区域和下行区域。下行区内神经细胞将被种植在支架材料的上端，轴突上行区内的神经细胞将被种植在支架材料的下端。同时我们会在与细胞相对的材料另一端置入缓释轴突导向因子(例如FGF-2、FGF-8、netrin-1等)的材料，诱导神经细胞发出的轴突朝着轴突导向因子所在的方向生长。体外培养一段时间，待神经细胞在支架材料内定向长出一定长度的轴突后，我们再将这种含有定向轴突的支架材料移植到脊髓损伤的生物体内。当宿主神经细胞轴突长入我们的支架材料内，无需经历长距离的生长即可与位于材料上端或下端的神经细胞胞体或树突建立连接，材料内换元后的神经细胞会以同向性轴突与宿主下级神经胞体或树突建立连接。由此我们能有效的将上、下行神经通路按照原本的方向重新联通，达到修复脊髓损伤的目的。

本发明的有益效果是：模拟生理状态神经传导通路的方向性，并以较少的神经细胞换元次数完成横断脊髓的连接修复。从而保证移植的组织工程材料与宿主脊髓整合后神经信号传递的稳定性和准确性，促进脊髓功能的恢复。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的单个纵向导管及其内部结构模式图。

图2是本发明的一个实施例的横截面模式图。

图3是图2的I--I剖视图。