[发明专利]用于产生由结合丝丝心蛋白微纤维和纳米纤维组成的混合结构的方法、由此获得的混合结构及其作为可植入医疗装置的用途

说明书

描述了用于产生通过结合由丝心蛋白制成的纳米纤维部分和微纤维部分而形成的混合结构的方法，所述混合结构可能在层次上组织成包括多于两个所述部分的复杂结构；这些混合结构用作具有定制的生物、几何和结构特征的可植入生物医学装置，使得它们可以适应于再生医学领域的不同应用需求。

发明领域

本发明涉及用于产生由相互结合的丝心蛋白微纤维和纳米纤维组成的混合结构的方法，所述混合结构可能在层次上组织成复杂结构，所述复杂结构包括由纳米纤维丝心蛋白和微纤维丝心蛋白的结合(coupling)获得的若干初级结构；本发明还涉及通过该方法获得的混合结构，以及其用作用于组织工程和再生医学领域的广泛应用的可植入医疗装置的用途。

背景技术

在现代手术中，越来越多地使用支架，支架是具有临时补偿身体部位和组织的受损功能的功能并且然后被受损部位或组织的天然细胞再生长定居以实现该部位或组织的再生的可植入装置。

用于生产支架的材料可以是非常不同的，这取决于预期的应用。例如，由羟基磷灰石和β-磷酸三钙的混合物组成的无机支架通常用于骨组织的临时代替和再生长。然而，聚合物支架是更常见的，优选基于可生物降解和生物相容性的生物聚合物或合成聚合物，预期临时代替非刚性组织。

聚合物支架必须具有针对待在体内执行的功能而优化的一系列表面和体积特性。在感兴趣的特性中，我们可以考虑纳米水平、微观水平和宏观水平的形态特征；物理-机械特性和性能(理想地，这些应尽可能接近待再生的组织的体内特征和性能)；以及化学和生物特性，特别提及生物相容性(即支持粘附和细胞生长的能力、不引起炎症和/或免疫原性反应、不释放有害物质等)和生物可降解性或生物可吸收性(必须与装置在体内的停留时间相当，装置在体内的停留时间又取决于待修复的组织的重建速率)。其它感兴趣的性质可以是孔隙率、对流体的渗透性、当需要时摄取、保持并且然后释放活性剂、生长因子或药物等到植入部位的能力。

用于生产支架的特别有希望的天然聚合物是丝心蛋白，丝心蛋白是在自然界中由鳞翅目(家养物种(domestic species)：家蚕(Bombyx mori)；野生物种：柞蚕(Antheraeapernyi)、蓖麻蚕(Philosamia ricini)等)、其他昆虫和蛛形纲产生的丝蛋白。丝心蛋白也可以通过重组DNA技术产生。丝心蛋白使用所谓的“精炼(scour)”处理从天然丝中获得，“精炼”处理包括除去覆盖丝心蛋白的丝胶蛋白层；该处理通常在约60℃与120℃之间的温度下通过任选地添加有碱(皂)、酸或酶的水浴进行，如果需要，通过在高压釜中操作进行。如此获得的丝心蛋白呈平均直径为12-14μm、极限强度为约600MPa、断裂伸长率值为25％-30％(值是指家蚕的微纤维)的微纤维的形式。可以使用这些微纤维，利用为在纺织领域的丝应用而开发的并且因此落在本领域技术人员的普通知识内的技术，产生二维结构或三维结构(线、纱、编织物(woven fabrics)、针织物、无纺布、网状物、编结物(braid)、绳索等)。

对丝心蛋白的兴趣主要是由于其经证实的生物相容性，生物相容性通过支持各种细胞类型的生长和增殖的能力，缺乏免疫原性和炎症反应以及明显的血管发生特性来表达，这在活组织的修复/再生的情况下特别有用。此外，以上提及的物理-机械特性允许生产具有适合于该目的的机械特性(特别是高抗拉伸性、高弯曲度、高压缩应力；良好的弹性；回弹力等)的支架；最后，由丝心蛋白制成的支架在体内具有中长期(从几个月至1-2年，取决于植入部位的生物环境的特征)生物降解性特征，其最适用于其中支架必须确保机械支撑持续很长时间的应用。

由于这些性质，本领域已经提出丝心蛋白用于生产支架。

纤维形式的聚合物的结合通过聚合物的部分溶解和随后聚合物再次沉积在纤维上例如从专利申请DE 1436311 A1是已知的。

专利US 8,202,379 B1描述了通过用含有离子液体和通常为水、醇或酮的第二液体化合物的混合物处理天然聚合物或合成聚合物的纤维来结合天然聚合物或合成聚合物的纤维。