[发明专利]具有活性离子释放功能和纳米结构的有机/无机复合心肌补片材料及其制备方法

说明书

本发明涉及具有活性离子释放功能和纳米结构的有机/无机复合心肌补片材料及其制备方法。有机/无机复合心肌补片材料包括：生物相容性高分子材料、以及分布于所述生物相容性高分子材料中的硅酸盐无机材料，所述有机/无机复合纤维膜具有定向的微纳米纤维结构。本发明可促进心肌成熟和血管新生。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及一种具有活性离子释放功能和纳米结构的有机/无机复合心肌补片材料及其制备方法，可应用于心肌组织工程和心肌梗死后组织修复中。

背景技术

心肌梗死已经成为当前人类健康的最大威胁之一，具有很高的发病率与死亡率。据统计，美国每年约有80万人发生心肌梗死(Am.J.Cardiol.2012,109,187.)，而目前我国每年死于心肌梗死及其并发症的人数也已超过100万。缺血性心肌梗死大多数是由于冠状动脉发生血栓，造成了管腔的急性闭塞，使血液供应减少或中断，从而导致心肌缺血性坏死(Circulation.2000,101,2981.)。临床上针对缺血性心脏疾病的疗法，首先从发病初期的血管组织入手，采取药物治疗或血管支架的方法以期疏通血管，恢复血流供应；若病情发展到中后期则需采取介入治疗、心脏移植等。但以上方法仅能在一定程度上缓解患者症状，且心脏移植受到了供体器官来源匮乏的限制。因此，探索有效的新方法来修复受损心血管和心肌组织以重建心脏功能已成为亟待解决的难题，且具有十分重要的研究意义。近年来，组织工程技术的发展为心肌梗死的治疗带来了新的机遇。心脏组织工程以构建具有初步心脏功能的替代性组织为目标，展现了广阔的应用前景。

作为组织工程三大要素之一，支架的组成和结构设计具有非常重要的作用。良好的心肌组织工程支架不仅可以提供一定的力学支撑，同时还应该对成血管和心肌分化具有生物诱导活性。大量研究表明，采用生长因子和蛋白与支架材料复合，可促进血管的生成(Tissue Engineering Part A.2014,20,1896.)和心肌细胞的成熟(Tissue EngineeringPart A.2015,21,1654.)，如血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维生长因子(bFGF)、粘附肽(RGD、Y IGSR)的应用，但由于存在着半衰期短、剂量的控制及活性保持难，以及难以与材料复合加工等缺点而发展受到限制。近年来，有文献报道一些硅酸盐无机生物材料如硅酸钙(CS)等，可以通过释放的活性离子促进体外血管内皮细胞的增殖和成血管基因的表达以及体内血管的新生(J.Mater.Chem.B.2015,3,8856；J.Mater.Chem.B.2017,5,3315.)。而且，CS等硅酸盐生物材料具有良好的生物相容性和可降解性，易于加工处理，成本低廉，因此可能替代生长因子而发挥促成血管的作用。同时CS等含钙元素的生物陶瓷可在某些条件下溶出钙离子，可能有助于提高心肌细胞内的钙水平，从而上调N-钙粘着蛋白的表达，影响细胞间的力学传导(Biomaterials.2012,33,8943.)。但是目前，考察硅酸盐无机生物材料溶出的活性离子对心肌细胞影响的研究仍未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有活性离子释放功能和纳米结构的有机/无机复合心肌补片材料及其制备方法。

一方面，本发明提供一种有机/无机复合心肌补片材料，其包括：生物相容性高分子材料、以及分布于所述生物相容性高分子材料中的硅酸盐无机材料，所述有机/无机复合纤维膜具有定向的微纳米纤维结构。

本发明首次将硅酸盐活性元素应用于心肌组织工程与心肌修复领域，构建的组织工程支架(心肌补片材料)包含了活性元素组成(可释放活性离子)与定向微纳米结构双重设计，两者可协同促进心肌成熟和血管新生。本发明采用的硅酸盐无机生物材料，弥补了生长因子、蛋白等易失活、难以复合加工等不足，可保持纤维膜的生物诱导活性。

较佳地，所述硅酸盐无机材料选自硅酸钙、镁黄长石、硅酸盐生物玻璃中的至少一种；所述硅酸盐无机材料的形貌为纳米颗粒、纳米球、纳米线中的至少一种。