[发明专利]一种用于气管移植的新型纳米纤维膜/纱支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医药领域的一种支架及其制备方法，尤其涉及一种用于气管移植的新型纳米纤维膜/纱支架及其制备方法。

背景技术

人体在受到炎症、外伤、肿瘤或其他病变影响而造成气管较大范围受损时，需要切除一段较长的气管并且进行受损气管的修补。以往的一期端端吻合技术仅适用于局部缺损的修补，当缺损切除的长度超过6.0cm时由于直接吻合牵拉周围脏器组织造成吻合口张力高，易引起吻合口瘘等严重并发症。随着组织工程技术的快速发展，人们尝试同种异体移植、自体组织移植及人工材料移植等方法，由于技术及认知所限，效果均不理想，目前仍处于实验和探索阶段。同种异体移植由于机体免疫排斥反应造成移植失败，自体组织移植不会引起免疫排斥反应，但是移植物通常来源于皮肤、肌肉或血管，不能替代气管软骨的支持作用，易发生移植后气管塌陷、闭锁。近年来人们开始尝试通过在人工材料上种植气管粘膜上皮细胞及气管软骨细胞来制备具有正常气管的生物及物理特性的人工组织工程气管，取得了一定成效，人们试验了多种材料，发现用于种植细胞的支架材料的生物降解特性和生物相容性决定了植入体内的稳定性及免疫反应强度，而材料的物理特性和结构决定了细胞种植后存活和生长的效果。

静电纺丝的概念早在1930年代就被提出，但直到近年才有较为成熟的应用。静电纺丝技术与传统纺丝技术相比，可以得到更加纤细的纺织纤维，并且可以有效控制纤维直径，得到所需的纺织物，除此之外，静电纺丝技术对原材料选择面宽，可以应用于多种纺织材料。由于用于细胞种植和生长的生物相容材料对纺织纤维直径有较高的选择性，静电纺丝技术便在这一领域受到青睐，目前已经在人工骨骼、人工血管、气管等方面开展大量研究和早期应用。

聚己酸内酯乳酸酯(poly(ε-caprolactone-co-lactide)，以下称PLCL)由两种单体——ε-羟基己酸和乳酸共聚合而成，是一种可降解的功能高分子有机化合物，PLCL的直接水解产物是乳酸和羟基己酸，是人体正常代谢途径的副产物，所以当它应用在医药和生物材料中时不会有毒副作用。由于其具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能，PLCL被广泛应用于制药、医用工程材料等方面。由于PLCL对于上皮细胞和软骨细胞的生长都具有良好的兼容性，因此在气管移植领域成为近年的热点研究对象。通过使用PLCL构建人工气管支架，在合适的条件下种植细胞取得了良好的效果，得到了具有良好生物学特性的可用于移植的组织工程气管，然而通过种植软骨细胞来模拟生物气管的物理特性还有很大不足。

申请人发现：以往研究中使用普通静电纺丝技术制作的PLCL纺织物其纤维排列无序，不具有方向性，随纤维方向生长的软骨细胞的排列亦不具有方向性，使得到的组织工程气管虽然具有了一定的支持和保护作用，但不像生物气管的水平方向的环形软骨，组织工程气管不能够抵抗横向的作用力，因此与生物气管相比，组织工程气管总是会出现狭窄或塌陷的情况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种含有聚己酸内酯乳酸酯(PLCL)的新型纳米纤维膜/纱支架及其制备方法。本申请所述动态液体静电纺织技术是在普通静电纺丝的基础上用动态液体流动来引导纺织纤维按特定方向排列成纺纱，以得到纤维排列具有方向性的纺织材料。这一技术可以克服软骨细胞在材料表面生长无序的不足，得到可以使软骨细胞定向生长的PLCL纳米纺纱。

另一方面，在组织工程气管中用于种植气管上皮细胞的PLCL纤维支架已经具有较为满意的性能，本申请制作了两种纺织技术得到的PLCL纳米纤维膜/纱的复合材料，同时满足了内外两种细胞生长的条件。

本发明的第一方面在于提供一种用于气管移植的新型纳米纤维膜/纱支架，所述支架为内外双层结构，其中内层为PLCL纳米纤维膜，所述PLCL纳米纤维膜的纤维无序排列，外层为PLCL纳米纤维纱束膜，所述PLCL纳米纤维纱束膜由多个PLCL纳米纤维纱束抱合组成，并且在PLCL纳米纤维纱束膜内的纳米纤维在至少一个方向上定向排布。

所述新型纳米纤维膜/纱支架的截面可以为圆形、椭圆形、三角形、四边形和多边形中的一种，优选为圆形和多边形中的一种，更优选为圆形。

所述PLCL中单体ε-羟基己酸和乳酸摩尔比优选为0.5∶1-3∶1，更优选为0.5∶1-2.5∶1，更优选为1∶1-2∶1，更优选为1∶1-1.5∶1，更优选为1∶1。

所述纳米纤维表面光滑没有断裂，孔隙率均一，且其孔隙直径为20-50μm，优选为30-40μm。