胶原/纤维蛋白有序纤维支架及在脊髓损伤修复中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种胶原/纤维蛋白有序纤维支架及在脊髓损伤修复中的应用。所述胶原/纤维蛋白有序纤维支架包括胶原/纤维蛋白支架材料，以及结合在所述胶原/纤维蛋白支架材料上的SDF1α和紫杉醇。本发明专利技术的胶原/纤维蛋白有序纤维支架制备方法简单精密度高，重复性好，药物因子结合量高，从而提高药物因子在支架上持续时间。通过SDF1α梯度快速释放、紫杉醇缓慢释放，可产生促进神经干细胞先迁移再分化生物学效应，从而为脊髓修复研究提供了更好的平台。胶原/纤维蛋白有序纤维支架作为神经干细胞迁移/分化的载体可很好地模拟体内三维空间和梯度微环境，可以同时解决神经再生过程涉及的种子干细胞、信号分子的递送及再生微环境等问题。

【技术实现步骤摘要】
胶原/纤维蛋白有序纤维支架及在脊髓损伤修复中的应用
本专利技术涉及一种胶原/纤维蛋白有序纤维支架，具体涉及一种顺序释放生物活性因子的胶原/纤维蛋白有序纤维支架材料及其制备方法，以及以其作为载体用于脊髓损伤修复中的应用，属于生物医学材料

技术介绍
脊髓损伤(SpinalCordInjury，SCI)修复是一个动态、复杂、多细胞的过程，涉及细胞外基质、细胞因子、神经干细胞等多种因素。由于SCI发生过程的病理生理复杂性，其再生难以达到理想效果。近年来，组织工程中生物活性支架、细胞及药物因子这三大要素在SCI中都发挥着重要作用。生物活性支架可以充当受损中枢神经系统断端部分之间的桥梁，在组织工程和再生医学研究领域，支架一方面自身参与到组织再生过程，另一方面为研究组织再生相关细胞或者药物因子提供一个释放载体。但是如何结合这三方面因素通过其协同作用来解决SCI修复是一个难题。目前，在SCI研究领域，已经有较多国内外课题组关注这种多因素结合方式，并且取得突破性成果。从复杂的病理学过程看，SCI发生后，一方面，在损伤区域星形胶质细胞增生分泌SDF1α(stromalcellderivedfactor1α,SDF1α)，形成梯度分布，SDF1α作为一种趋化因子，其受体CXCR4在神经干细胞(NSCs)、间充质干细胞及心脏干细胞等表面均有表达，是损伤后介导内源性NSCs归巢的主要信号分子，但由于体液冲刷原因，导致损伤区域SDF1α浓度受限，通常募集NSC数量有限；另一方面，损伤区域由于缺乏神经营养因子、产生多种神经再生抑制分子，往往抑制迁移到中心区域NSCs的向神经元方向分化，产生严重的角质瘢痕，阻碍神经信号传导。多种神经退行性疾病与微管病变有关，与微管稳定相关的药物已被证明对SCI和神经退行性疾病如阿尔茨海默病的治疗是有益的。而紫杉醇(PTX)作为一种有丝分裂抑制剂，有助于微管结构的稳定。研究证实，低浓度紫杉醇对神经轴突延伸，神经干细胞向神经元分化方向均有促进作用。目前，开发具有促进NSCs迁移及向神经元分化的双功能支架用于脊髓损伤修复未见报道，具有较大挑战。近年来，双功能支架的实现大多依赖于支架结合两种生物活性分子，通过支架界面结构或者支架担载微球、多层微球、纳米颗粒等，控制两种生物活性分子的释放顺序，从而达到双功能效应，这种方法往往需要复杂组成的支架结构，且操作精确度难以控制。目前类似研究方式大多应用在血管、伤口敷料、骨修复方面，而在治疗脊髓损伤疾病方面未见报道。因此，在脊髓损伤修复研究中，体外构建顺序释放生物活性分子的生物支架能否解决NSCs的迁移及分化这个难题成为业界研究人员关注的重点。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种胶原/纤维蛋白有序纤维支架及其制备方法，以克服现有技术中的不足。本专利技术的另一目的还在于提供所述胶原/纤维蛋白有序纤维支架在脊髓损伤修复中的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种胶原/纤维蛋白有序纤维支架在制备修复脊髓损伤的产品中的应用；其中，所述胶原/纤维蛋白有序纤维支架包括胶原/纤维蛋白支架材料，以及结合在所述胶原/纤维蛋白支架材料上的SDF1α和紫杉醇。在一些实施例中，所述SDF1α和紫杉醇分别通过化学交联和物理担载的方式均匀分布于所述胶原/纤维蛋白支架材料的表面和内部。进一步地，所述SDF1α在胶原/纤维蛋白支架材料上呈现梯度分布。进一步地，所述产品至少具有修复脊髓损伤的功能。进一步地，所述产品至少具有先诱导神经干细胞长距离定向迁移至损伤区域，再促进迁移的神经干细胞向神经元分化的功能。本专利技术实施例还提供了一种胶原/纤维蛋白有序纤维支架，其包括胶原/纤维蛋白支架材料，以及结合在所述胶原/纤维蛋白支架材料上的SDF1α和紫杉醇。本专利技术实施例还提供了前述胶原/纤维蛋白有序纤维支架的制备方法，其包括：采用静电纺丝技术制备担载紫杉醇的胶原/纤维蛋白支架材料；采用静电喷雾技术，通过交联剂把SDF1α化学交联到担载紫杉醇的胶原/纤维蛋白支架材料上，并使SDF1α在胶原/纤维蛋白支架材料上呈现梯度分布，获得所述胶原/纤维蛋白有序纤维支架。本专利技术实施例还提供了一种修复脊髓损伤的功能产品，其包含前述的胶原/纤维蛋白有序纤维支架。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：本专利技术提供的顺序释放生物活性分子SDF1α和紫杉醇的胶原/纤维蛋白有序纤维支架制备方法简单精密度高，重复性好，药物因子结合量高，从而提高药物因子在支架上持续时间。本专利技术以有序结构支架作为载体，一方面经4-(N-马来酰亚胺基甲基)环己烷-1-羧酸琥珀酰亚胺酯磺化衍生物活化SDF1α可以与引入巯基有序支架特异性结合，可以避免有机试剂引入影响SDF1α活性，另一方面物理担载具有分化作用的紫杉醇药物可以实现缓慢长期释放，最终实现SDF1α和紫杉醇顺序释放。通过SDF1α梯度快速释放、紫杉醇缓慢释放，可产生促进神经干细胞先迁移再分化生物学效应，从而为脊髓修复研究提供了更好的平台。另外，此顺序释放生物活性分子胶原/纤维蛋白有序纤维支架作为神经干细胞迁移/分化的载体可很好地模拟体内三维空间和梯度微环境，可以同时解决神经再生过程所涉及的种子干细胞、信号分子的递送及再生微环境三个方面的问题。附图说明图1A为本专利技术一典型实施例中SDF1α梯度担载紫杉醇胶原/纤维蛋白有序纤维支架制备时采用的静电纺丝装置原理示意图。图1B为本专利技术一典型实施例中SDF1α梯度担载紫杉醇胶原/纤维蛋白有序纤维支架制备时采用的静电喷雾装置原理示意图。图1C为本专利技术一典型实施例中胶原/纤维蛋白支架材料的SEM照片。图1D为本专利技术一典型实施例中担载紫杉醇的胶原/纤维蛋白支架材料的SEM照片。图2A和图2B为本专利技术一典型实施例中SDF1α与胶原/纤维蛋白支架材料化学反应原理图。图3A和图3B为本专利技术一典型实施例中阶跃式连续梯度SDF1α梯度载药胶原/纤维蛋白支架材料的荧光照片及荧光强度示意图。图3C和图3D为本专利技术一典型实施例中不连续梯度SDF1α梯度载药胶原/纤维蛋白支架材料的荧光照片及荧光强度示意图。图3E和图3F为本专利技术一典型实施例中连续梯度SDF1α梯度载药胶原/纤维蛋白支架材料的荧光照片及荧光强度示意图。图4A为本专利技术一典型实施例中SDF1α梯度担载胶原/纤维蛋白支架材料的区域划分示意图。图4B为本专利技术一典型实施例中SDF1α梯度担载胶原/纤维蛋白支架材料不同区域SDF1α的释放曲线图。图4C为本专利技术一典型实施例中SDF1α梯度担载紫杉醇的胶原/纤维蛋白有序纤维支架上SDF1α和PTX的释放曲线图。图5A-图5D为本专利技术一典型实施例中GFP-NSCs在不同浓度SDF1α梯度担载胶原/纤维蛋白有序纤维支架上培养3天后的迁移分布图。图5E为本专利技术一典型实施例中GFP-NSCs在不同支架上每个区域的迁移数量统计图。图6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.胶原/纤维蛋白有序纤维支架在制备修复脊髓损伤的产品中的应用；/n所述胶原/纤维蛋白有序纤维支架包括胶原/纤维蛋白支架材料，以及结合在所述胶原/纤维蛋白支架材料上的SDF1α和紫杉醇。/n

【技术特征摘要】
1.胶原/纤维蛋白有序纤维支架在制备修复脊髓损伤的产品中的应用；
所述胶原/纤维蛋白有序纤维支架包括胶原/纤维蛋白支架材料，以及结合在所述胶原/纤维蛋白支架材料上的SDF1α和紫杉醇。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述SDF1α和紫杉醇分别通过化学交联和物理担载的方式均匀分布于所述胶原/纤维蛋白支架材料的表面和内部。


3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述SDF1α与紫杉醇的质量比为1：14～1：34。


4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述SDF1α在胶原/纤维蛋白支架材料上呈现梯度分布。


5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述梯度分布包括连续梯度分布或阶跃式梯度分布；和/或，所述梯度分布包括线性梯度分布或非线性梯度分布。


6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述胶原/纤维蛋白支架材料为巯基化胶原/纤维蛋白支架材料；优选的，所述胶原/纤维蛋白支架材料的长度不超过2cm，单根直径为580～620nm。


7.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：在所述胶原/纤维蛋白支架材料上，所述SDF1α能够呈现梯度快速释放，并诱导神经干细胞长距离定向迁移至损伤区域，所述紫杉醇能够呈现缓慢长期释放，并促进迁移的神经干细胞向神经元分化。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的应用，其特征在于：所述产品至少具有修复脊髓损伤的功能。


9.根据权利要求1-7中任一项所述的应用，其特征在于：所述产品至少具有先诱导神经干细胞长距离定向迁移至损伤区域，再促进迁移的神经干细胞向神经元分化的功能。


10.一种胶原/纤维蛋白有序纤维支架，其特征在于包括胶原/纤维蛋白支架材料，以及结合在所述胶原/纤维蛋白支架材料上的SDF1α和紫杉醇。


11.根据权利要求10所述的胶原/纤维蛋白有序纤维支架，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建武，李晓然，张海敏，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32