[发明专利]脱细胞肌腱或韧带胶原纤维材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物纤维材料领域，具体涉及一种新的天然生物材料--脱细胞肌腱/韧带胶原纤维材料及其制备方法。

背景技术

当前肌腱和韧带替代物主要包括自体移植物、异体或异种移植物及合成材料移植物，但均有其不可回避的缺点。虽然自体韧带移植为最有效的修复重建方法，但康复时间长，功能恢复不满意而不能广泛应用于临床。异体或异种肌腱抗原性强是其最大的缺点。人工合成材料如碳纤维、聚酯材料等非降解材料，短期内能提供足够的力学强度，但其不能再生，长期使用易引起磨损断裂。近年来组织工程韧带开始进入众多研究者的视线，支架材料的选择问题是组织工程韧带面临的最大问题之一。聚羟基乙酸(PGA)等可降解人工合成支架材料，因其不具备细胞外基质(ECM)良好的细胞亲和性及生物力学性能不理想，而限制其在肌腱和韧带损伤修复领域的应用。天然材料如胶原、蚕丝等具有良好的生物相容性，但在生物力学性能、构建仿生三维结构、表面修饰及降解的调节等多方面还有待于进一步研究。脱细胞基质具有组织器官ECM的固有特点，异体和异种肌腱脱细胞后ECM抗原性大大降低，具备良好的组织相容性。但脱细胞基质与种子细胞复合培养时，细胞很难渗透到脱细胞基质内部对其进行重塑。现有的脱细胞方法足以脱除肌腱内细胞成分，但脱细胞去污剂能破坏细胞外基质和影响细胞粘附和增殖，另外完整的肌腱是致密的结缔组织，纤维束的包膜结构阻碍了细胞成分脱除和细胞植入。这些因素限制了脱细胞在组织工程韧带领域的应用。

理想的生物替代材料应该具备良好的生物力学特性和生物相容性。肌腱/韧带脱细胞胶原纤维材料为一种新型的生物材料，保留有肌腱/韧带ECM固有的力学结构单位和细胞附着结构，去除了细胞成分，具有良好的力学性能和生物相容性。肌腱/韧带脱细胞胶原纤维材料有别于合成胶原纤维材料。虽然都取材于动物(如来源于牛跟腱)，但合成胶原纤维是将动物胶原(如肌腱和韧带胶原)溶解提纯的胶原分子，在体外聚合成原纤维，其提纯胶原分子的过程完全破坏了其ECM的空间结构和成分。如何再将其制备成具有肌腱和韧带ECM结构特点的替代物或组织工程支架一直未得到满意的解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服上述缺点的新的天然生物材料--脱细胞肌腱/韧带胶原纤维材料及其制备方法。

肌腱/韧带胶原纤维或纤维束主要成分是胶原蛋白，传统的纤维分离提取技术中，化学方法溶解胶原是其重要步骤，因此不适用于肌腱/韧带胶原纤维的分离。本发明人经研究发现，低温干燥的肌腱纤维是可以机械分离的(图1)，分离的纤维保留一定的力学强度，通过物理开松和梳理的方法，选出可胶原纤维和纤维束，为制备肌腱脱细胞胶原纤维提供实验基础。

本发明人经研究发现：脱细胞过程中，肌腱/韧带完整的腱膜/外膜阻碍了细胞成分的脱除，切开肌腱纤维束膜后脱除细胞成分过程较完整的肌腱明显简便有效，而且ECM的基质结构和成分无明显改变，具有良好的力学特性和生物相容性。物理方法分离的胶原纤维或纤维束无完整的腱膜或外膜包绕，脱细胞方法简便。

本发明提供了一种脱细胞肌腱或韧带胶原纤维材料的制备方法，由以下步骤组成：

1)取动物肌腱或韧带，清除动物肌腱或韧带表面的外膜和滑膜组织；

2)将动物肌腱或韧带低温干燥；

3)通过物理开松的方法(如挤压、锤击、真空反爆气流冲击等)将低温干燥的肌腱或韧带结构松散；

4)物理除杂、梳理等工序分离肌腱或韧带胶原纤维或胶原纤维束；

5)将分离的胶原纤维或胶原纤维束进行脱细胞；

6)将脱细胞的胶原纤维或胶原纤维束低温干燥。

本发明还提供了根据上述脱细胞肌腱或韧带胶原纤维材料的制备方法制得的脱细胞肌腱或韧带胶原纤维材料。

本发明采用低温干燥，温度以-80℃--40℃为宜，优选-56℃，对肌腱/韧带细胞外结构影响小，可以减小其抗原性，并且便于物理开松、梳理的方法分离胶原纤维或纤维束。实验证实，无腱膜包绕的胶原纤维或纤维束，通过低渗液漂洗可以脱除粘附于胶原纤维表面的细胞成分，并对其生物力学和组织相容性无明显影响。

本发明的肌腱/韧带脱细胞胶原纤维材料，直接从动物肌腱/韧带分离，进行脱细胞后获得，具备保留有肌腱/韧带ECM固有的力学结构单位和细胞附着结构，且去除了细胞成分。