[发明专利]一种纤维材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种纤维材料，其包括纤维核层和包覆在所述的纤维核层外的纤维壳层，所述的纤维核层包括外源分子和聚乙烯亚胺；所述的纤维壳层包括金纳米棒和生物可降解材料。本发明的纤维材料实现了外源分子的释放与高效递送的双重目的，且外源分子的负载方式简单，传递效率高，释放前不易被降解失效，在组织工程等生物医用领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明具体涉及一种纤维材料及其制备方法和应用。

背景技术

基因传递，是基因治疗以及组织工程中的重要环节。在此之中，表面介导的基因传递凸显出了更大的优势。不同于传统的基因传递方式，这类研究将基因分子负载于生物材料表面或本体，当材料在体外或植入介入体内与细胞接触后，材料表界面处的基因会被细胞内吞从而实现基因传递。表面介导的基因传递相比于其他传统传递方式具有转染效率高、载体稳定、基因释放长效等不可替代的优势。

在近年来的研究中，在生物材料和器件中包埋或表面负载具有调控功能的功能基因，在材料植入体内后功能基因转染周围组织，一方面有望抑制炎症、并发症等不良反应，另一方面还可按需赋予材料进一步治疗该部位疾病的生物活性。然而对于生物材料表面介导的基因传递，仅仅解决基因在材料上的负载和保护并不能完全保证基因治疗效果，负载于材料当中或表面的基因分子还必须能够以合适的方式从材料中释放，才能有效转染组织、达到基因治疗的目的。

静电纺丝纳米纤维作为表面介导的基因传递的载体引起了极大的关注，主要是由于其拥有高的比表面积、较高的孔隙率，而且静电纺丝纤维可以模拟细胞外基质(ECM)拓扑结构的相互连接的多孔几何结构，有利于细胞的黏附与生长。目前一些研究将DNA与电纺超细纤维结合。最初是通过混合电极制造合成聚合物/DNA复合支架，在此之后大量研究表明负载裸DNA或基因-载体复合物，存在着很多问题，例如基因在材料上的负载难以控制，载体易失活；基因在释放前易受酶攻击，基因在体内环境中释放行为不可控，容易产生释放过快或过慢等问题，且基因的释放和转染没有选择性；细胞与组织的基因转染效率仍然偏低。

目前对于表面介导基因传递材料设计中，除了以调控植介入基底材料本身性质为出发点来提升其基因传递能力之外，细胞在转染发生时所处的细胞状态以及多种细胞自身行为对于转染效率的高低也有着决定性的影响。细胞膜是基因转染中最关键的屏障，因此细胞膜的状态是细胞多种状态中对于基因转染最为重要的细胞状态之一。目前已有通过电穿孔、超声波等手段扰动细胞膜、增加膜通透性的方法被用于促进基因转染。但是这些手段可控性差、容易引起细胞的死亡。

专利名称：采用光致穿孔的方式制备负载有外源分子细胞的方法及制备该细胞用的基材及该细胞(专利号：CN 105420278 A)，其通过在培养板的培养孔内沉降金纳米粒子聚集体得到基材，通过在无血清培养基中添加外源分子，并利用激光照射实现外源分子向细胞内的转染。该方式中的基材不具有普适性，在实际应用中具有一定的局限性。

专利名称：通过静电纺丝将核酸适配体修饰的高分子体系纺成纤维膜应用于控制释放(专利号：CN 103705438 A)，该专利将DNA双链分别接枝到线状聚丙烯酰胺高分子聚合物上并加入客体分子，形成包裹客体分子的装载体系。进一步通过静电纺丝技术将装载体系纺成纤维膜，通过外加结合能力强的目标分子竞争结合适配子使装载体系解体，释放客体分子。该方式的负载以及释放过程较为复杂，限制了其实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有光热效应的纤维材料及其制备方法和应用，该纤维材料在保证保护负载的外源分子的同时，可以利用光热效应实现外源分子的可控释放；同时，材料的光热效应可以改变黏附在纤维材料上细胞的细胞膜的状态，促进外源分子进入细胞中，提高传递效率。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供一种纤维材料，其包括纤维核层和包覆在所述的纤维核层外的纤维壳层，所述的纤维核层包括外源分子和聚乙烯亚胺；所述的纤维壳层包括金纳米棒和生物可降解材料。