[发明专利]生物打印技术制备的组织工程神经移植物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学和生物医学工程领域，具体涉及一种基于生物打印技术的组织工程神经移植物及其制备方法。

背景技术

现实社会中交通事故、工伤事故、运动意外、地震、战争及临床手术等事件均会造成周围神经损伤，临床上但当中长距离的神经缺损不能依靠端对端的缝合来弥补神经缺失时，就不得不依靠移植物来桥接修复。目前临床上自体神经移植仍然是治疗这类疾病最好的方法。因为供移植用的自体神经来源有限、产生新的创伤、组织结构和尺寸难以相匹配和移植供区长期失神经支配等原因，导致自体神经移植应用的很大局限性。近年来，基于生命科学与工程学的原理和技术发展起来的组织工程学为构建神经移植替代品提供了一条新的出路。采用组织工程技术修复神经损伤的研究主要集中在设计和构建新的组织工程神经桥接装置，目前这类桥接物通常是单独采用生物材料，通过将其加工成管状结构的神经引导通道，为神经的再生提供适当的空间和引导作用。传统人工神经移植物多采用注模方法制备，或采用静电纺技术与生物打印技术相结合的方法生产纳米纤维的人工移植材料。中国专利公开号CN101829361A公开了一种用于组织修复的纳米仿生材料及其制备方法，所述纳米仿生材料包括纳米仿生支架和附着于其上的水溶胶，水溶胶内包覆有一种或几种营养因子和/或细胞。其所述制备方法包括制备电纺溶液和含有营养因子和/或细胞的水溶胶溶液；用静电纺丝制得纳米仿生支架；用喷墨打印机将含有营养因子和/或细胞的水溶胶溶液打印到纳米仿生支架上等步骤。

喷墨打印技术是将墨滴喷射到接受体形成图像或文字的非接触性打印技术，它不仅应用于办公喷墨打印机，而且被成功的运用于医学与生物医学工程中，形成了生物打印技术。生物打印能按预定计划精确定位，生物打印的纸片理论上设计为一种在体内可降解的生物纸片；生物打印的墨水理论上设计为特质的细胞溶液或有生物活性的营养因子溶液。将这种特制溶液喷射到可生物降解的生物纸片上。打印后再将纸片按一定顺序堆叠。使用生物打印技术，可以将细胞或/和营养因子精确的结合到预定部位。

随着该技术的研究不断深入，研究表明喷墨打印技术适用于打印细胞、生物支架材料和细胞活性因子，其在器官打印中的应用也日益受到关注，这为组织工程在构建纤维组织和器官中的成功运用带来了新的希望。

中国专利公开号CN1589913公开了一种用于修复周围神经缺损的组织工程化周围神经，使用神经胶质细胞或向神经胶质细胞分化的干细胞作为种子细胞，采用生物可降解材料构成的神经导管，同时应用复合有神经营养因子的控制释放微球，并含有细胞外基质。由于神经干细胞研究起步较晚，目前建立的神经干细胞系绝大多数来源于鼠，而鼠与人之间存在明显的种属差异，利若用自体细胞，由于神经干细胞和神经胶质细胞位于中枢神经系统，取材难度非常大。

骨髓干细胞是存在于骨髓中的多能干细胞，包括造血干细胞和间充质干细胞两类。骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，MSCs）是骨髓内造血干细胞以外的非造血干细胞，是造血微环境的重要组成部分。近年来的研究表明MSCs具有全能干细胞的特点，有报道MSCs可跨胚层分化为星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞、神经细胞、雪旺氏细胞，并表达神经组织细胞表型蛋白如NGF、MAP-2、CNPase、GFAP、OX-42及S100等相关因子，以改善神经再生过程中的微环境。近年来研究显示，MSCs在体内、外可诱导分化为雪旺氏样细胞，并可促进周围神经损伤的修复。研究发现，将MSCs植入硅胶管内，可以促进大鼠及犬坐骨神经再生。

雪旺氏细胞的主要功能之一是形成髓鞘。髓鞘是脊椎动物神经系统内围绕神经轴突高度特化的膜性结构，生理功能主要是促使钠离子顺利通过、传导神经冲动和防止神经冲动扩散的绝缘作用。髓鞘再生，使轴突重新获得包绕是恢复轴突生理功能的前提。同时，雪旺氏细胞还具有分泌神经营养因子如NGF、BDNF CNTF、FGF，产生细胞外基质CEM 和细胞黏附分子CAM等功能，为支持和引导轴突再生，轴突再生提供良好的环境。