[发明专利]一种多层向心取向性纳米纤维人工硬脑膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层向心取向性纳米纤维人工硬脑膜及其制备方法，属于生物微纳制造技术领域。

背景技术

硬脑膜缺损在神经外科临床工作中常见，开放性颅脑损伤(工业、交通、战争等)、肿瘤的侵蚀、先天性脑膜缺损及其它颅脑疾患原因均可引发硬脑膜缺损。硬脑膜缺损需及时修补以防脑脊液外溢，防止脑的膨出和大气压的压迫，否则将危及人体生命。硬脑膜缺损还能引发颅内感染、脑粘连、皮下积液等并发症，经常会引起如头痛、脑功能障碍等疾病。

硬脑膜是包裹在脑和脊髓外的膜结构最外层，是一种较为坚固的结缔组织薄膜，天然硬脑膜结构的内表面为一层结构致密的单层成纤维细胞，薄而光滑；中间层含有较多的成纤维细胞和少量胶原；外层较厚，含有较多的胶原成分和少量的成纤维细胞。这样的结构内面光滑平整而整体又十分的坚韧，能够很好的发挥保护大脑和防止脑脊液渗漏的作用。

目前己有多种材料制成的人工硬脑膜正在临床使用，主要可分为两大类:生物衍生材料和人工合成高分子材料。生物衍生材料主要有同种异体的人体硬脑膜及异种的猪/牛源心包膜、真皮基质以及利用牛肌键I型胶原制备的生物膜等。人工合成高分子材料主要包括聚酯类可降解高分子，如聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯以及聚氨酯等。此外还包括聚四氟乙烯等不可降解高分子材料。

目前脑膜损伤修复效果比较理想的是多层人工硬脑膜。这种多层人工硬脑膜通过分层来达到模拟脑膜生理功能的目的。这类人工硬脑膜一般有内层和外层两层组成。其中内层由疏水材料制成，外层由亲水材料制成。由于外层脑膜支架采用静电纺丝工艺制备，得到的人工硬脑膜外层纤维分布杂乱无章。成纤维细胞在这样的人工硬脑膜上生长缓慢，导致缺损脑膜恢复周期过长。

2007年，《NANO LETTERS》报道的一篇文章中，利用生物可降解材料PLLA溶液，收集到无纺布和平行排布的电纺膜，通过细胞培养，说明了平行排布的电纺膜能够诱导神经突的生长，增强皮肤细胞的迁移。Kyle T. Kurpinski等。在《Biomaterials》发表的文章中，利用聚左旋乳酸（PLLA）制作了3D电纺膜，通过试管培养和动物实验也证明了平行排布的电纺膜增强了细胞生长。

2010年，在《ASC Nano》刊登的一篇文章中，利用针状和环形电极收集到了放射状电纺丝（如图8所示），并且利用这种新型电纺膜培养细胞，引导细胞从外围向内生长，通过与无纺布电纺膜进行对比，证明了放射状电纺膜可以加快细胞向中心生长的速度，缩短了伤口愈合的时间。放射状的电纺膜对于圆形或方形的伤口可能取得良好的效果。

脑膜主要分布成纤维细胞及其分泌的胶原纤维。一般成纤维细胞直径在20-30μm之间。文献报道，当静电纺丝纤维径在50-1000nm之间时,平均孔径可达到2μm。平均孔径在3μm以下，可以有效的防止细胞的进入静电纺丝纤维薄膜中，有效脑粘连的产生。当纤维直径在5-200μm之间，平均孔径达到20-100μm。这样有利于成纤维细胞的迁入、粘附、增殖和生长分化。

中国发明专利CN 103480042 A，发明名称为:“一种人工硬脊膜及其制备方法和使用方法”，公开了一种具有双层结构的人工硬脊膜，由取向性的聚乳酸/乙醇酸共聚物纤维膜内层，和无取向性的聚乳酸/乙醇酸共聚物-壳聚糖纤维膜外层组成。该人工硬脊膜虽然可实现硬膜再生及预防疤痕及粘连的目的，但存在如下缺点:第一，内层为取向性共聚物纤维膜，可以加速脑膜细胞的增长速度，但是人工硬脑膜与患者本身的硬脑膜结合力度不够，易发生人工脑膜错位和褶皱等隐患。第二，在使用过程中，先用内层覆盖受损硬脑膜，而人的硬脑膜外层主要是胶原成分和少量的成纤维细胞，取向性纤维诱导细胞生长的优点没有充分发挥。第三，取向性纤维膜制备效率低下，导致人工脑膜成本过高。

中国发明专利CN 101507661 A，发明名称为:“一种具备多个功能层的纳米人工硬脑膜及其制备方法”，公开了一种具有双层结构的人工硬脑膜。该人工硬脑膜虽然可实现硬膜再生目的，但存在如下缺点:内层采用静电纺丝工艺制备，内层中的纳米纤维杂乱无章，硬脑膜恢复周期过长。

因此，目前临床上迫切需要一种促进脑部缺损快速愈合，又不会导致脑膜错位和褶皱等缺陷的人工硬脑膜，使用方便，价格低廉，产业化前景广阔的人工硬脑膜。

发明内容