[实用新型]一种大孔三维有序取向性丝素蛋白纳米纤维支架

说明书

技术领域

本实用新型属于组织工程支架材料领域，更具体地，涉及一种大孔三维有序取向性丝素蛋白纳米纤维支架。

背景技术

由于疾病创伤导致组织和器官不同程度的损伤，其中有一部分组织损伤通过机体自我修复能力很难甚至无法完全恢复。组织工程就是研究怎样促进损伤修复甚至达到组织与器官的再生的目的。其中，支架作为细胞、生长因子及药物的载体是组织工程中关键性因素之一。最理想的支架材料是模仿组织的细胞外基质（ECM）成分和结构，从而模拟细胞外环境促进细胞的生长。

天然细胞外基质成分被很多人用于组织工程支架的制作，包括胶原蛋白、透明质酸等，虽然具有良好的生物活性，但机械和加工性能不如合成材料，而且成本高、来源不易。无细胞毒性、可降解的合成材料虽具有良好机械和加工性能，但其生物活性较差；为兼顾两者的一些优点，很多研究者将二者混合使用。也有些学者开发了其他生物大分子材料，这些材料常具有广泛的来源，制造成本低，且具有良好的生物活性同时有较好的机械和加工性能，本发明中所用再生丝素蛋白即为其中一种，被广泛运用于各种组织工程中。

不同组织具有不同的细胞外基质结构，支架材料的孔径、孔隙率、纤维直径及分布和纤维走向应相应发生变化，从而影响细胞的行为。Chen等在有序或无序的二维或三维共四种支架上培养细胞，得到在不同结构形式的支架上细胞形态、增殖、迁移及分化等方面有很明显区别。（Chen,X.,X.Fu,et al.Regulation of the osteogenesis of pre-osteoblasts by spatial arrangement of electrospunnanofibers in two-and three-dimensional environments.Nanomedicine:Nanotechnology,Biology and Medicine）。

在间充质组织的ECM中，胶原蛋白是最主要的蛋白成分，占蛋白成分的90%。这些胶原蛋白主要是以纳米纤维的形式存在，其排列在部分组织中是有序的，如神经、韧带、肌肉、骨等，在其他组织则无特定走向。胶原蛋白纤维不仅为不同组织提供了独特的机械性能，也极大的影响到细胞的行为。模仿胶原蛋白纤维制作的支架是一种很好的选择。

研究者们用不同的方法得到了纤维支架，并发现细胞在这些纤维尤其是纳米纤维支架上可以很好的生长。目前，得到纳米纤维的方法主要有相分离、自组装和静电纺丝，在这些方法中，运用静电纺丝的方法，可以得到10nm到微米级的纤维丝，和其他方法比较，它具有操作简便、效率高、可用的原材料广泛，纤维和支架性能可调、可制作有序性结构等优点（K.Jayaraman,et al.,Recent advances in polymer nanofibers,Journal of Nanoscience and Nanotechnology4(2004)52–65.）。

运用传统静电纺丝得到的纳米纤维支架，通常过于致密，阻碍了细胞的扩散，并且随着丝的沉积，改变了电场，使得支架很难做厚。为了提高孔径，目前研究者主要通过以下方法来实现：沥滤法、光刻蚀法、微-纳米纤维复合法和超声法等。但这些方法有些破坏了纤维原有结构，有些使得材料内部结构不均匀。另外一些研究者用改变接收装置的方法来提高孔径，力求在不破坏纺丝结构的前提下达到目的。Blakeney等将接收装置改成一个插着不锈钢针的泡沫空心半球，得到了一种集中的、低密度、不受挤压的静电纺丝支架，形似棉花团。细胞实验显示，这种方法得到的纤维支架和传统方法比较，孔径和厚度都有所提高，促进了细胞的生长和扩散。但这种方法只能得到无序的纤维，对于有序取向性组织则不能提供更合适的支架（Blakeney,B.A.,A.Tambralli,et al.(2011).Cell infiltration and growth in a low density,uncompressed three-dimensional electrospunnanofibrous scaffold.Biomaterials32(6):1583-1590.）。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或技术需求，本发明的目的是提供一种大孔三维有序取向性丝素蛋白纳米纤维支架，支架由丝素蛋白纳米纤维组成，具有结构均匀、三维立体、疏松大孔的特点。