[发明专利]一种组织工程取向支架及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医学工程领域，公开了一种组织工程取向支架及其制备方法与应用。该组织工程取向支架由甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖为主要原料制得，所制得的组织工程取向支架具有取向良好的孔结构，且尺寸稳定性和生物相容性较好，可用于组织修复，有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种组织工程取向支架及其制备方法与应用。

背景技术

人体组织中具有多种具有取向结构的组织，比如人体中血管内皮细胞可随血流方向平行排列；骨骼肌中的肌细胞高度平行排列用来为组织运动时提供力学支撑；当周围神经损伤时，施旺细胞将在神经内膜中纵向延伸形成Büngner带，帮助引导轴突再生。即生物材料的表面微纳结构通过“接触引导”可以调控细胞黏附、生长、形态发生与功能分化。

相较于生物化学方法，采用组织工程所构建的取向支架进行细胞行为调控的方式更为稳定。具有取向结构的组织工程支架可引导细胞取向，进一步诱导细胞的功能化，从而实现组织的有效修复。然而，目前制备具有取向结构、具有一定尺寸稳定且生物相容性良好的组织工程支架仍面临着巨大的挑战。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种组织工程取向支架及其制备方法与应用。该组织工程取向支架具有取向良好的孔结构，且尺寸稳定性和生物相容性较好，可用于组织修复，有着广阔的应用前景。

本发明提供了一种组织工程取向支架，由甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖为主要原料制得。

在上述制备原料中，丝素蛋白可以提供良好的力学性能以及生物相容性；用甲壳素来源制备的一维纳米粒子甲壳素晶须也常用来改善支架的力学性能；而羧甲基壳聚糖具有良好的生物相容性，赋予组织工程支架良好的生物降解性能。本发明将上述三种原料作为主要原料，所制得的组织工程取向支架不仅具有良好的生物相容性和可降解性，且具有良好的尺寸稳定性和孔径为200-500μm的取向孔结构，有利于营养物质的交换。

优选地，所述甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖的质量比为0.5：(1-5)：(1-5)。

更优选地，所述甲壳素晶须、丝素蛋白和羧甲基壳聚糖的质量比为0.5：3：3。

本发明还提供了上述组织工程取向支架的制备方法，包括以下步骤：

将丝素蛋白、甲壳素晶须和羧甲基壳聚糖加入至水中，配置得到混合溶液；依次经定向结晶、一次冷冻干燥、Ca²⁺交联、戊二醛交联、二次冷冻干燥，制得所述组织工程取向支架。

本发明通过温度梯度引导冰晶定向生长以及冷冻干燥的方式实现取向支架的制备，方法简单，对设备的要求较为简单；此外，Ca²⁺和戊二醛的混合交联还能有效改善取向支架的耐水性，提高了性能。

优选地，所述甲壳素晶须的制备方法为：将甲壳素和盐酸混合，经油浴加热反应后，酸解后离心，再用水进行洗涤，最后经透析和冷冻干燥，获得甲壳素晶须。

更优选地，所述油浴加热的温度为100-120℃。

更优选地，所述盐酸的浓度为3-5mol/L。

更优选地，所述透析时的截留分子量为3500Da。

优选地，所述丝素蛋白的制备方法为：将蚕茧剪碎成小块，经脱胶处理后，将蚕丝置于含CaCl₂的乙醇水溶液中，再经透析，烘干浓缩，制得丝素蛋白。

更优选地，所述脱胶处理的方法为：将蚕茧加入至碳酸钠溶液中，加热进行脱胶。

更优选地，所述透析时的截留分子量为3500Da。

优选地，所述混合溶液中丝素蛋白、甲壳素晶须和羧甲基壳聚糖的总质量浓度为2％-8％。