[发明专利]一种基于压电纳米发电机的心脏再生补片材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于压电纳米发电机的心脏再生补片材料的制备方法，首先，将壳聚糖溶解于三氯化铁溶液中，再加入丙烯酰胺，得到混合液A；将盐酸多巴胺、聚(3,4‑乙烯二氧噻吩)‑聚苯乙烯磺酸盐溶于超纯水中，加入明胶、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾，得到混合液B；将混合液A和混合液B混合，真空干燥，得到粘合层；之后将左旋聚乳酸溶解于二氯甲烷和N,N‑二甲基甲酰胺的混合液中，进行静电纺丝，将得到纺丝薄膜进行退和热处理，得到发电层；将粘合层、发电层、支撑层通过胶原溶液进行粘连，即可。本发明的心脏再生补片材料具有自发电性能的发电层，由纳米发电机提供的微电流电刺激可有效促进受损心肌细胞再生。

技术领域

本发明属于生物医用材料制备技术领域，具体涉及一种基于压电纳米发电机的心脏再生补片材料的制备方法。

背景技术

心肌梗死是冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所引起的心肌坏死。心梗后的心肌再生能力有限，缺损的心肌会被细胞外基质取代，由此引发梗区域及周围的瘢痕形成，从而导致异常的电信号传导，以及不同步的心脏活动和收缩，正常心肌和瘢痕之间缺失的电信号连接导致心脏功能失调。心肌梗死主要治疗方法有药物治疗、冠状动脉支架手术以及外科开胸冠脉搭桥等方法。临床研究表明，血管在介入治疗过程中或先前的损伤都会引发新生内膜增生，这种增生过度就会造成血管官腔的再狭窄。且在搭桥手术后化验发现肌钙蛋白升高至超过正常最大值的10倍，易在别处的心肌又发生梗死，这有可能与心梗手术操作和血液灌注引起的损伤有关。目前，现有的治疗手段都无法使梗死后的受损心肌再生。因此，生物医用材料领域的研究目标是寻找减少导致组织恶化进程的途径，同时有效诱导心肌再生。

明胶作为一种生物大分子，因其独特的生物学特性被广泛应用于组织工程领域的生物材料基质，其作为心脏补片基材具有以下优势：①具备高孔隙率：从而为细胞粘附、细胞外基质的再生及细胞扩散提供足够的空间，满足细胞的生长条件；②生物相容性好：适应细胞黏附、增殖、生长、分化的物理结构，避免免疫排斥反应；③生物降解性：无毒无害，且分解的小分子物质可被人体代谢或吸收，不影响人体正常的生理活动；④形状易控制：形状易于心梗部位相匹配。

另一方面作为人体基本结构和功能的细胞生活在人体体液环境下，细胞膜内外以及体液所组成的环境相当于一个电容器。当细胞膜处于静息状态时K⁺极易通过细胞膜，而细胞膜对其他离子通透性极低，此时膜内外会存在一定的离子浓度差；当对细胞给予一定刺激时，细胞膜内外的通透性发生变化，本来难以通过的钾离子大量涌入膜内，使得膜内电位由负转正，即所谓的生物电。生物电广泛存在于人体当中，在胚胎发育、伤口愈合、组织再生以及生物的正常生长等方面具有重要的作用。传统的敷料和补片材料没有完全关闭伤口的希望且具有感染的风险，随着组织工程和再生医学技术的兴起，将导电生物材料整合到现代微型补片材料具有广泛的应用前景。

压电纳米发电机(PENG)是一种利用压电效应将机械能转换为电能的器件，即在外界机械作用下，压电材料产生的极化电荷和随时间变化的电场可驱动电子在外电路发生流动，进而产生电能。以压电纳米发电机为基础的心脏再生材料可以在不需要外加电源的条件下，通过电刺激可促进维持长期循环搏动的血管系统的高度成熟和有组织的心肌细胞的分化，从而进一步完善心脏的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压电纳米发电机的心脏再生补片材料的制备方法，该材料能够促进心肌细胞的粘附和生长并诱导心肌细胞的再生。

本发明所采用的技术方案是，一种基于压电纳米发电机的心脏再生补片材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，制备心脏补片的粘合层；具体为：

步骤1.1，将壳聚糖溶解于三氯化铁溶液中，待完全溶解后在持续搅拌下加入丙烯酰胺，得到混合液A；

步骤1.2，将盐酸多巴胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐溶于超纯水中，加入明胶，搅拌至完全溶解后加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾，得到混合液B；