[发明专利]一种有序的促进肺细胞生长的胶体晶仿生肺组织工程支架及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种有序的促进肺细胞生长的胶体晶仿生肺组织工程支架及其制备方法和应用。首先配制壳聚糖溶液和明胶溶液，将两者混合，同时加入京尼平，搅拌并超声震荡，制成凝胶；然后将四氧化三铁纳米粒子加入到凝胶中，在磁场诱导下，用胶体晶合成法制备三维多孔的胶体晶支架；最后在此支架上修饰以胶原蛋白和碱性成纤维生长因子，成功合成得到所述胶体晶仿生肺组织工程支架。此支架具有显著的促进肺细胞生长的作用，且两种生长因子共同修饰的支架促生长效果更好。此支架在肺部损伤的修复以及肺组织工程支架材料的开发方面具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医药材料技术领域。更具体地，涉及一种有序的促进肺细胞生长的胶体晶仿生肺组织工程支架及其制备方法与应用。

背景技术

肺脏是人类重要的生命器官之一，然而肺部的各种疾病严重影响到人类健康。近年来肺癌的发病率显著地增高，在我国的工业大城市中，肺癌发病率在男性恶性肿瘤中已居首位，在女性恶性肿瘤中的发病率也居二、三位，成为危害人类健康的一种主要疾病。目前，肺癌的治疗方法是肺移植，然而这种方法存在着供体缺乏的缺陷，虽然每年的等待供体的时间在缩短，但每年肺移植的量超过3700万例，供体缺乏仍是一大限制因素。此外移植手术也存在着术后感染几率高、容易发生排斥等缺陷。

近年来，肺组织工程取得了很大的研究进展，为肺部疾病的治疗提供了新的技术。然而在种子细胞的选择、支架的构建等方面仍然存在着巨大的挑战。肺种子细胞进行筛选和机能调控具有重要价值，这样利于提升组织工程生物材料的支架功能并在体外更快地进行肝脏组织的培养和重建。种子细胞的来源有很多，例如可以是自体的，可以是同种异体的或异种异体的，也可以来自于一些干细胞，其中不同的细胞源有各自不同的优点和缺点。自体细胞存在着排斥小，但也存在着取材小不易达到应有的细胞数量等局限以及其他的局限；当自体细胞供应缺乏时，异体细胞就可以作为选择作为细胞源，但异体细胞存在着排斥反应大，并且存在着将异体的病原体带入患者的风险。此外，调控肺细胞与生物材料相互作用的其中一个关键问题是生物支架材料。支架材料的选用一直是肺组织工程的一项挑战，支架材料可分为天然材料和合成材料两大类。然而不同的材料来源和不同的合成方法，支架材料的性能差异也较大，因此，目前还没有找到一种具有良好细胞适应性和良好降解性的支架，所以在支架构建这个领域存在着巨大的发展潜能。

随着在支架领域的发展，肺组织工程的支架要求具备良好的生物相容性、生物可塑性、可降解性、可吸附性和多孔性等特性。有许多研究是使用的脱细胞作为肺组织工程的支架，在制备的过程中将肺细胞的细胞组分和细胞核都除去，而其中的细胞外基质被保留下来，形成一个骨架来支持细胞生长.虽然这种支架对细胞的生长有很好的促进作用，然而这种脱细胞支架在制备的过程中较为复杂。经过研究，天然生物材料或人工高分子聚合物是支架材料的主选，其中对支架修饰或改性能使其具有良好的生物学性能和生物相容性，这些修饰可为植于其上的细胞提供合适的环境因素、生长因子，形成诱导新生血管的预血管化位点或多孔结构。通过选择不同材料作为细胞培养基质，以不同结构形式承载细胞，并将各种生物活性分子固定于框架材料上，构建生物杂化系统，构建一个利于肺细胞生长分化的环境，从而达到对肺损伤部位的修复。但是，这些制备支架的方法都比较困难，应用前景很受限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有肺组织工程支架材料的缺陷和不足，采用一种新型的方法制备支架材料，即利用壳聚糖和明胶等天然材料，以磁性Fe₃O₄纳米粒子为模板，在磁场诱导下，用胶体晶合成法制备了多孔胶体晶支架，同时，在此基础上修饰以胶原蛋白、碱性成纤维生长因子，成功合成得到的支架材料能很好的促进肺细胞的生长，在肺部损伤的修复以及肺组织工程支架材料的开发方面具有很好的应用前景。

本发明的目的是提供一种有序的促进肺细胞生长的胶体晶仿生肺组织工程支架及其制备方法。

本发明另一目的是提供所述胶体晶仿生肺组织工程支架的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：