[发明专利]一种聚吡咯/丝素蛋白复合导电组织工程支架的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚吡咯/丝素蛋白复合导电组织工程支架的制备方法，包括以下步骤：1)将丝素蛋白水溶液与聚氧化乙烯水溶液进行混合，再搅拌均匀，得丝素蛋白纺液；2)基于近场静电纺丝装置，制备丝素蛋白组织工程支架；3)将步骤2)中制备得到的丝素蛋白组织工程支架在化学改性剂中浸泡，随后在室温下往复振荡，最后放入真空干燥箱内干燥；4)制备化学修饰后的丝素蛋白组织工程支架；5)制备聚吡咯/丝素蛋白复合导电组织工程支架，该方法制备得到的聚吡咯/丝素蛋白复合导电组织工程支架具有导电性、生物可降解性、直径接近细胞外基质环境及纤维分布有序的特点。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种聚吡咯/丝素蛋白复合导电组织工程支架的制备方法。

背景技术

组织工程学，也称其为“再生医学”，是指利用生物活性物质，通过体外或体内培养构建的方法，再造或者修复器官及组织的技术。这一概念最早是在1987年由美国国家科学基金委员会提出的，组织工程学是一门新兴的交叉性学科，融合了众多学科发展的最新成果，涉及细胞生物学、生物信息学、材料学、力学、工程学及临床医学等领域。近年来组织工程发展迅速，取得的成绩和展示的美好前景令世人瞩目，部分组织工程皮肤、软骨已被FDA批准用于临床并实现了批量生产。组织工程的核心是建立由细胞和生物材料所构成的三维复合体，其中由生物材料所构成细胞支架的作用是为细胞增殖提供空间，使细胞按照生物材料支架的构型分化、增殖，最终形成所需要的组织或器官。理想的支架材料应满足：良好的生物相容性、合适的降解率、一定的空间结构，良好的力学性能及易加工成型等。

自从Ingvar在1920年证明电刺激对体外培养的神经元细胞造成影响后，人们普遍认为细胞的内源电场和外源电场都会不同程度地影响细胞的活动。电刺激对细胞行为具有重要的调节作用，可以影响多种细胞的粘附、迁移、增殖、DNA合成、蛋白分泌等生理活动。组织工程领域，通过施加电刺激控制细胞在组织工程支架中的行为可对损伤组织起到修复的作用。特别是在神经组织工程中，电刺激对各类神经受损组织的修复效果显著。组织工程中电刺激的应用，需要导电支架材料作为依托，理想的导电支架材料必须满足：较低电阻，较高的电化学稳定性，一定的空间结构，良好的生物活性及生物相容性，生物可降解性等。

目前组织工程领域普遍应用的导电高分子材料主要有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及其衍生物。其中，聚苯胺在使用中存在一定的生物毒性；聚噻吩及其衍生物必须经过掺杂才能展现出导电性；聚吡咯因其优良的理化性能和良好的生物相容性，现已被用于细胞生长基质和作为电学记录材料，其在组织工程生物医用领域方面具有潜在的应用价值。

组织工程中将细胞接种在2D或3D导电支架中，支架的空间结构可为细胞的粘附提供锚位点，同时导电支架作为导电基质材料通过施加电刺激控制细胞行为，可更好地模拟细胞生长的微环境。作为组织工程导电支架在满足较低电阻，较高的电稳定性，一定的空间结构，良好的生物相容性的前提下，在临床应用中具有可降解性是十分必要的。但导电聚合物一般都是非降解性的，这就需要对导电聚合物进行一定的改性，使其具备一定的生物降解性。

目前，组织工程支架的制备方法主要有离心纺丝法，高速气流纺丝法，静电纺丝法等，这些方法都能够用于制备导电组织工程支架，但是由于支架纤维的无序性，不能够满足医用组织工程支架的市场需求。

近场静电纺丝又称近场直写静电纺丝(NFES)是利用静电场力拉伸黏弹性流体变形，使其产生射流进行喷印，实现纤维精准沉积的技术。与传统静电纺丝不同的是，近场静电纺丝能实现对纺丝纤维沉积位置的准确控制,纺丝纤维直径可从数十纳米到数十微米进行调控,具有大的比表面积,特殊的力学、电学以及生物学特性,在微纳米技术以及生物医疗等领域具有广阔的应用前景。但是，这种技术不可以制备导电的组织工程支架，因为如果使用导电材料，在制备过程中会发生短路现象。

综上所述，制备具有导电性，生物可降解性，纤维直径接近细胞外基质环境，纤维分布有序的导电组织工程支架仍然没有通用的解决方案。

发明内容