[发明专利]高仿真组织工程神经修复材料NGCS及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及胶原、明胶及壳聚糖等多种生物原材料以及其加工工艺和 制作方法，确切讲是一种高仿真组织工程神经修复材料NGCS及其制备方 法。

背景技术

神经损伤的修复是一个世界性难题。近年来，应用组织工程技术制备 修复支架材料组装组织工程替代物修复神经损伤成为研究的热点，其研究 重点包括：(1)人工移植支架材料微观结构的仿生性以及材料的组织相容 性、细胞相容性和可降解性研究；(2)支架与细胞外基质及神经营养因子 的联合应用；(3)种子细胞的引入。其中支架作为种子细胞和神经营养因 子的载体，作为组成神经损伤修复微环境的主体，其构建和性能改进研究 成为制约周围神经损伤修复的关键。

生物衍生材料具有良好的生物相容性，是目前比较理想的支架原料之 一，主要有胶原蛋白、纤维蛋白、甲壳素、壳聚糖以及纤维素衍生物等。 胶原(collagen)是机体细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的 主要结构蛋白质，在人体分布最广，约占30％，有14种之多。而I型胶原 则是各种胶原中含量最多的，它为生物细胞提供用于维持结构的支架。I 型胶原由三个α链组成，构成直径为67nm的三螺旋结构的原纤维，是基 模的主要组成部分，具有抗压和维持空间结构的功能，主要分布在骨角膜， 肌腱等处。它是一种良好的表面活性剂，并显示出很好的无脂界面的穿透 性、生物可降解性、弱抗原性和优越的生物相容性、易于被吸收，不产生 炎症反应，是组织工程中常用的生物材料；明胶(Gelatin)是一种由胶 原分子降解而制得的多肽混合物，共有18种氨基酸组成了明胶肽链，胶 原广泛存在于动物的骨、肌腱及结缔组织中，可被生物酶降解。大量的实 验表明：用细胞外基质制成的神经组织工程材料不仅具有良好的生物相容 性，同时也具有良好的生物学活性，有利于神经细胞的粘附、增殖和再生 纤维的迁延与生长。壳聚糖(Chitosan)是一种天然的多聚糖，带一定的量 的胺基，溶于酸性介质，并带一定正电荷。它来源广泛，价格低廉，具有良好 的生物学性能，不会引起过敏反应和排斥反应，在体内能逐步降解，具有良 好的生物相容性和生物可降解性。壳聚糖具有抗菌活性、生物黏附作用、 絮凝作用和抗癌活性；能够加工成不同形式，如粉末，膜剂，糊剂，纤维等。 正是由于这些性质使壳聚糖在生物医学和药物制剂学方面的应用引起越 来越多的注意。

神经组织再生不同于其它组织，神经再生纤维必须沿一定方向定向生 长，才有可能有效地修复损伤。有研究表明，桥接修复材料内部结构的仿 生程度，在很大程度上决定了神经再生细胞的生长、迁移结果，并且对再 生神经纤维的伸展和神经轴突生长、连接等均有重要作用。目前，应用和 研究较多的神经移植材料的内部结构主要包括大空管状结构、空管加内容 凝胶状结构和平行纵管状结构。这些结构虽然在一定程度上均能桥接两神 经断端、为神经再生提供一个相对隔绝的微环境，但材料内部没有定向的、 规律性排列的孔隙和结构，不利于神经轴突的生长，神经损伤的修复效果 相对较差。

理想的组织工程支架材料必须具有轴取向的微管矩阵排列的仿真特 征，这样才能使移植的种子细胞可顺微管壁轴向排列、迁移，并有利于再 生轴突定向生长，从而最大限度地使损伤的神经获得有效的修复再生。但 由于既往复合的桥接载体材料内部结构均无一定规律(在孔径大小和方向 上)，在体内无法保持理想的物理结构，不利于脊髓或周围神经节段性损 伤再生纤维定向生长，从而影响了治疗或实验的效果。制备具有轴取向微 管矩阵排列仿真结构特征的胶原-壳聚糖桥接材料，目前世界上尚无类似 报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高仿真组织工程神经修复材料NGCS (Nerve Guidance Collagen Scaffold)，该材料具有轴取向矩阵排列微 管和微管间广泛孔隙沟通的仿真结构，微管孔径大小及方向可根据需要进 行调控，而且具有良好生物相容性和可控生物可降解性，它既可用于神经 损伤修复的基础研究，也可用于临床人体脊髓和周围神经损伤或缺损的桥 接修复。有利于神经再生纤维的生长，可用于脊髓、周围神经损伤的修复。

本发明的另一目的是提供一种神经修复材料NGCS的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：高仿真组织工程神 经修复材料NGCS，其特征是：NGCS材料用胶原及壳聚糖混合制成，材料 采用I型胶原蛋白(collagen I)、壳聚糖(chitosan)、明胶(gelatin)。