[发明专利]负载外泌体和生长因子的微球/纳米纱复合支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种负载外泌体和生长因子的微球/纳米纱复合支架及其制备方法，复合支架为微球粘合在纳米纱表面；其中纳米纱为核壳结构纳米纱；微球为内部负载成纤维细胞生长因子的聚乳酸羟基乙酸共聚物微球。本发明的组织工程支架具有较好的拉伸力学性能和优良的生物相容性，纳米纱的结构具有较大的孔径，纤维芯层负载的外泌体能促进组织修复有利于尿路相关细胞的三维渗透，微球能缓释成纤维细胞生长因子，有望应用于组织工程尿道等领域。

技术领域

本发明属于尿道支架及其制备领域，特别涉及一种负载外泌体和生长因子的微球/纳米纱复合支架及其制备方法。

背景技术

尿道狭窄和尿道下裂是泌尿外科临床上的常见疾病，严重影响患者的排尿功能和生活质量。由于缺乏理想的尿道替代移植物，临床中多使用患者自体组织进行尿道替代，然而该方法对患者造成取材部位的巨大创伤，而且移植术后容易发生尿道瘘口和再狭窄，因此尿道狭窄和尿道下裂的修复重建一直是泌尿外科临床治疗的难题。近年来，组织工程和再生医学的发展为尿道修复提供了新的方向。在种子细胞方面，虽然自体膀胱上皮细胞和平滑肌细胞等被用于组织工程尿道的构建，然而使用自体成体细胞涉及取材部位的创伤，体外分离培养的不确定性等问题，限制了成体细胞组织工程尿道的临床应用。干细胞的出现在一些方面弥补了成体细胞的缺点，多种干细胞经过了生物学潜能验证，包括骨髓间充质干细胞，胚胎干细胞和诱导多能干细胞等，但是以上各种干细胞在安全性和可获得性上还存在一定的局限性。近年来，研究者们发现从脂肪组织中提取间充质干细胞，具有来源丰富、采集方便、生长因子多样、免疫原性低等优点，可作为组织工程尿道的优先选择。外泌体是干细胞发挥修复功能的主要因子，若能够充分利用干细胞旁分泌功能，在体外即获得充足的脂肪干细胞外泌体，然后与组织工程尿道移植物相结合，可能会获得更好的尿道修复效果。利用同轴共纺技术制备可负载外泌体的纳米纤维支架，利用双乳化法制备负载成纤维细胞生长因子的乳酸羟基乙酸共聚物微球，这种负载外泌体和生长因子的微球/纳米纱复合支架有望在组织工程尿道修复与重建领域得到应用。

静电纺丝技术在组织工程支架制备领域有广泛应用，所制备的多为纳米级到微米级的纤维，具有较大的比表面积和较高的孔隙率。因此静电纺丝纤维支架能在形态和结构上模拟天然细胞外基质，有利于细胞的黏附和增殖，进而为组织再生创造有利的条件。可用于静电纺丝的材料范围广泛，包括天然的高分子物，如：胶原蛋白、丝素蛋白、壳聚糖等；和合成高分子物，如：聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、乳酸己内酯共聚物(PLCL)等。合成材料乳酸己内酯共聚物(75:25)具有良好的力学性能和生物可降解性能。胶原蛋白是细胞外基质的主要成分，有助于提高支架的生物相容性。负载生长因子的聚乳酸羟基乙酸共聚物微球能在局部达到缓慢释放的效果，能保持较好的生物活性，更好的促进组织再生和创伤愈合。

在静电纺丝的工艺方面，目前已有多种方法可以得到不同形态的支架，同轴共纺技术是其中之一。在原有装置的基础上，根据需要将壳层和芯层材料的液体分别装在不同的两个注射器中，注射器末端连接一根内径不同的针头，壳层溶液流出和芯层液体汇合，该技术称之为同轴共纺技术。在纺丝过程中，电场力主要作用于壳层的聚合物溶液，内层药物溶液仅受到外层溶液的黏性应力，不受电场力的影响，在保持生长因子等药物活性的同时，能起到延时缓释的作用。

动态水流静电纺是一种近年来逐步发展的静电纺技术，与传统的静电纺相比，其特点在于纤维的接收装置不是固定的平面，而是流动的水面。由水面接收到的纳米纤维在水流的作用下被加捻为微米级别的纤维束，收集于不锈钢滚筒表面，形成具有一定厚度的纳米纤维网络。在冷冻干燥处理后，这些纳米纤维网络能保持具有一定孔隙的结构，有利于细胞的迁移和长入支架内部，进而促进组织修复。