[发明专利]一种新型组织修复贴膜

说明书

本发明针对组织工程和再生医学领域，通过胶原修饰的单列高分子有序纤维和细菌纤维素构建，并利用外加的磁性贴片产生静磁场对产品进行修饰从而设计出新型的三层组织修复贴膜。本发明基于纤维形貌对细胞行为的作用，采用胶原修饰的单列高分子有序纤维作为组织修复贴膜的内层，为细胞提供结合位点并诱导其极性生长。细菌纤维素作为中层，有利于细胞的渗透并为细胞预留生存空间。磁性贴片作为最外层，产生的静磁场可对生物体的细胞产生一系列的生物效应。本发明主要用于皮肤组织再生和骨骼肌组织的修复。在结构优化的基础上，可将此贴膜应用于组织创伤，利用胶原修饰的单列高分子有序纤维对所募集的细胞进行调控。最后，通过施加的外加磁场对所培养细胞产生一系列的生物效应从而调控不同细胞在组织修复的不同阶段的行为。

技术领域

本发明针对组织工程和再生医学领域，利用胶原修饰的单列高分子有序纤维和细菌纤维素进行人工组织修复贴膜的制备，并利用磁性贴片所产生的磁场使细胞产生一系列有利的生物效应，可用于皮肤和肌肉组织的再生和修复。胶原修饰的单列高分子有序纤维可以模拟生物组织的分层结构并为细胞提供适合生长的结合位点，使其具有均匀的取向，使瘢痕组织减少，改善组织修复效果。附加磁场具有诱导细胞极性生长和分化、加速创伤愈合修复等多种效应，并可促进成肌细胞融合，使成肌干细胞在分化为肌管肌纤维的同时还能促进内皮细胞的血管生成反应，包括血管内皮生长因子和血管生成素基因的表达以及毛细血管的形成，加速组织修复的进程。通过复合磁场、胶原修饰的单列有序纤维和细菌纤维素，产生有利的生物效应，构建有利于组织修复的微环境，加速创伤愈合，让组织修复效果大大提高。

背景技术

由于创伤和病理生理条件的增加，皮肤创伤修复一直是一个亟待解决的问题。正常的伤口愈合是一个级联的过程，包括一系列事件，如止血、炎症、细胞增殖和细胞外基质的重塑。这四个愈合阶段涉及不同类型细胞、生物活性因子和细胞外基质的相互作用。烧伤或意外造成的大面积创伤会导致大部分皮肤组织的丢失，正常的愈合过程会严重失调从而无法治愈。在这种情况下，利用组织工程和再生医学制造出一种有利于皮肤修复的贴膜尤为重要。组织工程和再生医学的发展不仅可以起到预防瘢痕组织形成和恢复中度损伤肌肉功能的重要作用，而且还为严重肌肉损失患者提供了潜在的治疗选择。这可以通过适当的生物材料与细胞相结合以增强内源再生作为治疗策略。此类策略还可以在体外产生人工工程肌肉构建体，可用于替代不可修复的受损天然肌肉组织。

组织工程领域旨在通过生物材料支架、细胞和生长因子的组合来修复或再生丢失和受损的组织。在伤口愈合的过程中，支架充当三维临时支持物与细胞相互作用，在为细胞提供生存和增殖的结合位点的同时还为细胞提供了合适的物理线索以调控细胞的行为，在空间和时间上引导它们朝向组织形成和再生。利用组织工程手段在体外构建组织修复贴片是十分有意义且符合临床需求的，但在以往的研究中存在很多局限性，如利用二维图案化技术制造的细胞片存在着厚度有限导致肌管排列不齐且收获细胞片用于植入十分不便等缺陷。

具有环境物理线索(如机械、电和磁刺激)的工程组织已被证明能成功加速修复和再生过程。外部刺激使细胞通过表面受体感知微、纳米尺度的变化，进而在细胞内传递信号，改变细胞生长、伸长、迁移和分化等行为。磁场可以通过改变细胞膜的通透性及激活细胞内的信号传导改变细胞的生物活性，从而影响多种类型细胞的增殖、分化及凋亡。本发明利用有序的高分子材料模拟皮肤和肌肉分层结构并结合磁场刺激开发组织修复贴膜，可应用于组织工程和再生医学。

发明内容

本发明中，我们利用胶原修饰的单列高分子有序纤维、细菌纤维素以及磁性贴片构建三层的新型组织修复贴膜。采用磁性贴片作为人工组织修复贴膜的外层，产生的静磁场可对生物体的细胞产生一系列有利的生物效应。细菌纤维素作为人工组织修复贴膜的中层，用以增强损伤部位细胞的募集和渗透。采用胶原修饰的单列有序高分子纤维作为人工组织修复贴膜的内层，为细胞提供粘附位点、促进分化并引导其极性生长。

本发明在结构上模拟皮肤和肌肉的组织结构，可促进细胞的分化和极性生长。利用磁场的磁机械刺激改变细胞膜的通透性以及激活细胞内的信号传导改变细胞的生物活性，从而影响多种类型细胞的增殖、分化及凋亡。