[发明专利]一种导电胶原蛋白心脏补片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及心脏植入材料技术领域，尤其涉及一种导电胶原蛋白心脏补片的制备方法。

背景技术

在全球范围内，心血管疾病(CVD)，包括心肌梗塞(MI)，有着很高的发病率和死亡率，全球死亡率的31％可以直接归因于CVD。心肌梗塞，心脏部分供血中断导致细胞死亡和纤维化瘢痕组织的形成，是导致CVD并造成这些死亡的主要原因。心肌上的纤维化瘢痕组织的形成导致心室壁的减弱，并造成由胶原蛋白滑动和瘢痕变薄引起的心脏舒张容积的增加以及由新微心肌梗塞影响的位于邻近瘢痕的心肌中的心肌细胞，该过程称为心室重构，它造成了心室的几何结构和形状的显著变化，并导致心脏舒张体积的进一步增加。因此，随着心脏舒张体积的增加而导致更多的心室重构，导致舒张体积的进一步增加等等，恶性循环。

组织工程(TE)是支持和修复由心肌梗塞引起的心脏瘢痕组织的主要新兴治疗方法，装有干细胞的材料组织工程是心肌梗塞治疗的下一个进展，研发可以直接植入心肌梗塞的细胞支持支架是一个很有吸引力的解决方案。然而，心脏心室壁组织的组织工程需要具有特定性质的材料。这些材料应该通过组织工程基质将心脏跳动转换成电信号，使得负载的细胞与活组织变得同步。组织工程基质还需要机械耐久和柔韧性，以在组织再生期间向心室壁提供机械支持，并且能够承受心脏跳动期间的显著地体积变化。近来，基于合成和天然聚合物的贴片式组织工程基质已经在制造技术和生物材料化学的进步中得到越来越多的研究关注。组织工程基质可以作为组织再生基质和用于药物或生长因子的特异性递送载体的双重目的。

水凝胶，特别是胶原蛋白，是组织工程基质的理想材料，它们有好的生物相容性，递送治疗药物的能力和柔韧性，在多方面得到了应用。由胶原蛋白制成的水凝胶是高度生物相容的材料，可以被塑造成一系列形状并应用于心脏贴片。水凝胶的特征在于相对较低的韧性，这会导致在心脏跳动条件下的机械故障和差的电子传导。

碳纳米管(CNT)，是一种高机械强度和电子传导性的添加剂，可以增强胶原蛋白水凝胶的强度及韧性，并使杨氏模量得到显著地提高，用于掺入以显着地提高作为心肌梗塞的组织工程基质的这些水凝胶的性能，从而改善其作为心脏修补材料的生存能力。向生物材料中添加导电碳，提供了聚合物基质机械增强和降低传导渗透的关键优势。碳纳米管的加入对干细胞是无毒的，可支持活的、跳动的心脏细胞，为心脏的进一步发展提供了一条途径。

因此，本领域需要开发一种机械强度高、电子传导性强的导电胶原蛋白心脏补片，从而解决普通心脏修补材料使用过程中韧性和电子传导差等的局限性。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种导电胶原蛋白心脏补片的制备方法，该方法制备的心脏补片，机械强度高、电子传导性强，从而解决了普通心脏修补材料使用过程中韧性和电子传导差等的局限性。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种导电胶原蛋白心脏补片的制备方法，其特征在于：其制备步骤包括碳纳米管分散液的制备，胶原蛋白交联及补片的制备；

所述碳纳米管分散液的制备按照如下方法进行

s1，将碳纳米管加入至超纯水中，配制得到碳纳米管超纯水溶液；

s2，将壳聚糖溶液加入至碳纳米管超纯水溶液中，混合均匀后在400W声波喇叭40％强度下超声处理1-5h，得到碳纳米管分散液；

所述胶原蛋白交联按照如下方法实现：

s3，将胶原蛋白加入至醋酸中，室温搅拌2-5h直至完全溶解得到胶原蛋白溶液；

s4，将碳纳米管分散液和胶原蛋白溶液加入至氢氧化钠溶液中，搅拌至彻底混合，得到胶原-碳纳米管水凝胶；

s5，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺溶液加入到胶原-碳纳米管水凝胶，快速混合交联反应得到胶原蛋白交联液

所述补片的制备按照如下步骤实现：

s6，将胶原蛋白交联液分配至模具中，并在室温下固化10-20h，然后在37℃培养箱中固化5-10h,得到带模具的样品；

s7，将带模具的样品浸入磷酸盐缓冲液中5-15min，去除模具，得到最终样品-导电胶原蛋白心脏补片，将导电胶原蛋白心脏补片放入磷酸盐缓冲液中，在4℃条件下储存。

所述s1中的碳纳米管的浓度为0.2-3.5(重量/体积)，其中重量/体积(W/V)以单位克/升(g/L)计。

所述s1中的碳纳米管采用单壁碳纳米管。

所述s2中的壳聚糖采用天然高分子壳聚糖，重均分子量为15-30万。