[发明专利]一种用于神经损伤修复的组织工程材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及组织工程技术领域，具体涉及一种用于神经损伤修复的组织工程材料及其制备方法与应用。本发明提供一种用于神经损伤修复的组织工程材料，其为交联神经钙粘素的线性有序胶原支架。本发明通过将神经钙粘素交联于线性有序胶原支架制备的组织工程材料能够高效诱导神经干细胞向损伤区的迁移，在损伤区富集神经干细胞，并有效抑制硫酸软骨素蛋白多糖等抑制因子的沉积，促进神经干细胞向神经元的分化，进而促进电生理和运动功能的恢复；同时，神经钙粘素交联的线性有序胶原支架还具有稳定有序的拓扑结构和优异的力学性质，因此，可用于脊髓损伤等神经损伤的修复。

技术领域

本发明涉及组织工程技术领域，具体涉及一种用于神经损伤修复的交联神经钙粘素的生物可降解材料以及该材料的制备方法及其应用。

背景技术

脊髓是中枢神经系统的重要部分，是脑与周围神经系统的传导通路。脊髓损伤会导致患者损伤截面以下的运动与感觉功能彻底或部分丧失，极大地降低了病人的生活质量，给社会也带来巨大的负担。目前，临床上针对脊髓损伤的治疗手段主要为神经营养素等药物治疗与手术减压，但这些手段都不能使病人受损的脊髓再生，进而也不能改善其运动功能。

随着组织工程的发展，支架材料复合干细胞为脊髓损伤的治疗带来了新的希望。研究表明，大鼠脊髓损伤后5天，Nestin⁺的神经干细胞会在临近损伤区的未损伤节段激活并自发向损伤区迁移，但这种迁移在空间上是受限的，神经干细胞很难迁移到损伤区的中心部分，因此难以提供充足的种子细胞用于组织再生。同时由于髓鞘蛋白、硫酸软骨素蛋白多糖等抑制因素的存在，损伤区的神经干细胞倾向于向胶质细胞分化而非神经元。

组织工程支架一般被认为应具有生物相容性良好的特点。脊髓是由成束的神经纤维构成的，因此支架材料还应具有引导新生神经元纵向有序生长的功能。胶原作为一种动物来源的细胞外基质蛋白，具有生物相容性、可降解等优点，但其力学强度较差，极大地限制了它的应用。此外，应用于脊髓损伤治疗的支架材料还应在脑脊液的浸泡中保持稳定的形态而不发生弯曲，从而为种子细胞的迁移分化成熟提供稳定的力学环境。目前，用于脊髓损伤修复的组织工程支架对于神经干细胞的迁移和神经元分化的促进作用仍有待于提高，因此，开发能够高效促进神经干细胞的迁移和神经元分化的组织工程支架对于脊髓损伤的修复和运动功能的恢复具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本发明的目的在于提供一种能够有效促进神经干细胞迁移及其向神经元分化的组织工程材料，该组织工程材料可用于神经损伤修复；本发明的另一目的在于提供能够有效促进神经干细胞迁移及其向神经元分化的组织工程材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明开展了在用于组织工程材料时，能够有效诱导神经干细胞迁移的物质的筛选，以及其适宜的支架材料的配合筛选，本发明通过大量研究发现，不同于许多因子仅能够在细胞之间发挥高效的作用，神经钙粘素(N-cadherin)不仅能够通过胞外结构域形成嗜同性结合、介导细胞与细胞之间的黏附，而且将其交联于组织工程支架表面也能够通过与神经干细胞表达的神经钙粘素的结合作用，高效诱导神经干细胞的迁移，富集神经干细胞，并有效促进神经干细胞向神经元的分化；同时，交联处理还能够显著提高材料的力学性质。

具体地，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种用于神经损伤修复的组织工程材料，其为交联神经钙粘素的生物可降解材料；所述生物可降解材料包括选自胶原、明胶中的一种。

在众多生物可降解材料中，本发明发现胶原材料能够与神经钙粘素更好地交联，在保证神经钙粘素交联量的同时，交联处理后的胶原材料的结构和力学性能显著提高，为神经干细胞迁移提供了更稳定力学环境。

因此，本发明所述生物可降解材料优选为胶原。更优选为线性有序胶原支架(LOCS)。