[发明专利]生物支架和用于制备其的方法

说明书

本发明中的生物支架包括主体、生物材料层和可选的组织粘合剂层。主体至少具有非重构型胶原蛋白基质。生物材料层被至少涂覆在主体的表面，组织粘合剂层被置于主体的另一表面。当生物支架通过组织粘合剂层粘附至组织时，多个细胞从组织向粘合剂层或生物材料层移动以进行组织修复或再生。

技术领域

本发明提供了生物支架和用于制备其的方法，该生物支架包括非重构型胶原蛋白基质和生物材料，和可选的组织粘合剂层。更具体地，该非重构型胶原蛋白基质和该生物支架可用作促进伤口愈合的敷料。

背景技术

组织工程改造是指通过使用合成物质或生物活性物质的体外培养或构建的技术对器官和组织进行重构或修复。组织工程改造涉及诸如生物学、材料学和工程学等多学科，并且已经能够对诸如骨、软骨、皮肤、肾脏、肝脏、消化道、角膜、肌肉和乳房等组织进行重建。组织工程改造的基本方法也称为“再生医学”，包括以下步骤：首先，从人体取出细胞，并对细胞进行体外培养直至达到足够数量；然后，将细胞放置到人工支架中并使其生长；有时甚至需要添加一些化学物质或生物因子以促进细胞分化；最后将人工组织移植到患者。因此，组织再生的三个要素为细胞、生物支架和生长因子。

其中，构成人体最基本的结构和功能的单元是细胞。存在于细胞之间的是细胞外基质，该细胞外基质由细胞本身产生。其是包括结构性成分的物质，如蛋白质原纤维/束(如胶原蛋白)、结晶性无机矿物等。

组织由许多具有相似形态和功能的细胞组成，并通过细胞外基质结合在一起。其中，根据不同的细胞类型，它们被分为不同的组织，例如上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织等。其中，结缔组织由大量的细胞外基质与散布在其中的细胞组成。细胞外基质含有基质、原纤维和组织液等。胶原蛋白是动物结缔组织中最重要的结构性蛋白质，也是细胞外基质中最重要的成分。在动物结缔组织中，除了60-70％的水分之外，还包含20-30％的胶原蛋白。因此，胶原蛋白是广泛存在于动物体内的蛋白质，结缔组织广泛分布于人体内并且存在于几乎所有器官。

胶原蛋白主要以不溶性原纤维的形式存在，约占人体组织中蛋白质的33％。换言之，胶原蛋白占人体中蛋白质的三分之一，并且是结缔组织中非常重要的结构性蛋白质。它发挥“床垫”及“水泥”的作用，保护并连接各组织以支撑人体结构。因此，通常将胶原蛋白用作生物假体的材料。

胶原蛋白的最基本单元是原胶原蛋白，其是由三条多肽链组成的分子。三条多肽链通过链间氢键平行紧密结合在一起以形成稳定的三螺旋结构。三螺旋链的胶原蛋白单元被称为原胶原蛋白，直径为约1.5nm，长度为约280nm。生理状态下，多个原胶原蛋白分子自聚集成胶原蛋白微原纤维结构，每个分子以约67nm的距离交错排列。然后可以将微原纤维聚集成通常为约50nm的不同直径的原纤维。在体内，原纤维堆叠成不同的四级结构，其可以形成网状原纤维，如表皮细胞下的基质。这些原纤维可以进一步聚集成纤维，如韧带和肌腱，其含有沿单一方向规则排列的胶原蛋白原纤维。

目前为止，已发现的动物胶原蛋白可以分为至少28种。除了主要为II型胶原蛋白的透明软骨，大部分的结缔组织主要含有I型胶原蛋白，占胶原蛋白总含量的约90％，并且还是使用最广泛的胶原蛋白生物材料。它的主要结构性蛋白质为结缔组织提供结缔组织所需的支撑、保护和各种机械性能，如张力、拉力、强度和粘弹性等。在生物化学性能方面，它可以促进凝血级联并催化血块的形成。胶原蛋白的功能包括控制分子渗透性、促进伤口愈合与组织修复、和调控细胞与组织的生理功能。

用于制备常规胶原蛋白基质的方法，例如中国台湾地区专利第476642号中的用于制备多孔胶原蛋白基质的方法，是在30-45℃以近似生理条件重构胶原蛋白基质。通过冷冻和冻干该基质可以获得多孔胶原蛋白基质。图3示出了常规多孔胶原蛋白基质的100×方法电子显微照片。其外观具有呈现出松散且不规则的薄片状外观的结构，并且无法提供较好的张力和抗细胞收缩性，二者是优化合适细胞迁移和增殖所需要的。此外，由于胶原蛋白的表面特性，不利于细胞进入。