[实用新型]一种基质化去细胞神经支架

说明书

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本实用新型专利涉及一种用于修复脊髓损伤的基质化去细胞视神经支架材料，尤其是一种能够通过类细胞外基质改良，逆转天然生物材料细胞生长和营养因子贫瘠的微环境，促进种子细胞在体外形成神经网络，移植后能够促进受损伤脊髓上、下行神经纤维重塑连接，通道和孔道分布及其直径较为均一的组织工程支架。

背景技术

在脊髓损伤的修复中，组织工程支架移植可以填充脊髓损伤处的空洞，为细胞和神经纤维的生长和攀爬提供支撑，有利于脊髓损伤结构和功能修复，因此，组织工程材料为脊髓损伤的研究提供了新的平台。就目前而言，脊髓损伤修复的理想解决方案是一种针对损伤机制的分子、细胞和组织水平的人工生物植入物，以生物可降解聚合物提供组织支架、细胞承载工具和缓释药物的存储等功能。生物材料和支架设计需要考虑的因素：1、生物相容性；2、适合组织定向整合和提供多孔性刺激的形态学上的引导索样结构；3、细胞相容性，促进最适宜的细胞黏附，迁移和轴突生长；4、物理特性(弹性力学、强度、韧性)与受体组织接近； 5、生物降解后的产物无毒性。

到目前为止，针对脊髓损伤修复的支架大多只能提供神经纤维生长的环境支撑，神经纤维无法有序生长，因此无法高效准确的使上、下行神经纤维准确对接，治疗效果并不理想。在此基础上衍生出的高分子化合物支架，能够合成很好的纵行通道，促进神经纤维的对接。但是，聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)等化合物的降解引起的酸堆积，都增进了损伤修复的负担。因此，寻找一种天然的无机体负担的原料，研发一种有明显纵行通道结构，并能介导神经纤维贴附其穿越生长的支架至关重要，支架内的纵行通道之间并不是封闭的，而是有横向孔道连通着，这有利于神经纤维之间的接触和信息传递。神经元轴突需要的通道和孔道直径约在几十微米到几百微米之间，目前工艺制备上难以制造出具有如此微小均一通道和孔道的组织工程神经支架材料。所以，我们尝试在天然生物组织中寻找合适的神经支架材料。

通常情况下，细胞之间填充着细胞外基质，它对细胞起着支持、保护和营养等作用，一般不具有明显的免疫原性。因此，目前在脊髓损伤以外的领域，利用细胞外基质来促进组织修复的方法在血管、皮肤、骨骼、软骨、肝脏、肺脏、心脏和外周神经等组织器官都展示出巨大潜力。然而，脊髓组织较松软，且细胞组分复杂，使得去细胞脊髓组织支架在脊髓损伤修复领域还未有成功案例。有研究表明，在体外，脱细胞中枢神经支架可以促进鸡胚绒毛膜的增殖迁移和神经细胞的分化，并且几乎不存在免疫原性。

有研究验证了几种中枢神经脱细胞的效果，这几种中枢神经分别是视神经，脊髓，脑组织，发现其细胞残留极少，保留了神经支持蛋白和生长因子，且可以与PC12细胞系相容。作为特化的脑神经，视神经有着特殊的结构，即有着明显的隔膜作为分区，并且横切面可见神经束分布均匀，直径多在100mm左右，较为均一。这与外周神经不同，坐骨神经的神经束直径较大，且直径相差很大。因此，去细胞视神经支架移植在脊髓损伤修复方面有着明显的优势，更接近于天然脊髓白质的组织结构，制备成功后具有分布和直径较为均匀的通道和孔道，利于神经纤维成束形成和生长穿越。

神经干细胞(neural stem cells，NSCs)是指神经系统内未分化的、能自我增殖和自我更新，并具有向神经元和神经胶质细胞分化潜能的一群细胞。NSCs于1989年在小鼠的室管膜下层首次被证实，并于1992年首次从小鼠的纹状体组织和室管膜下层分离出来。NSCs的主要功能是作为机体神经组织一种后备细胞，替换正常死亡的细胞或参与神经组织损伤后的修复。现在可以利用NSCs具有自我更新能力和分化潜能的特性，将其移植治疗脊髓创伤性疾病。Park等人将PLGA与多聚赖氨酸制作的支架与NSCs移植到大脑损伤的小鼠后，发现其肢体运动功能恢复，并且支架本身也可以降低胶质疤痕的形成。之后，利用NSCs和施万细胞(Schwann cells， SCs)联合移植的方法也取得了良好的治疗效果，结果表明，这种方法促进了神经元轴突的髓鞘化，形成有利于轴突生长的微环境；NSCs移植入受损伤脊髓后能分化为神经元及神经胶质细胞，能减轻脊髓的继发性损伤，保护受损伤的神经元，促进肢体运动功能的恢复。