一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束及其制备方法和应用，所述仿生纤维蛋白水凝胶束由纤维蛋白通过静电纺丝技术制备而成。本发明专利技术通过单通道静电纺丝技术制备的仿生纤维蛋白水凝胶束是一种高含水量的水凝胶材料，由具有高度模拟脊髓组织的多级取向性纳米纤维构成，该多级取向的纤维蛋白水凝胶束表现出与天然脊髓组织相类似的成分构成及细胞外基质环境，具有与天然神经相似的力学性能，能够有效促进神经纤维定向生长，并且降解速度与脊髓损伤组织的修复速度相匹配。

For a bionic fibrin hydrogel micelle and its preparation method for repairing spinal cord injury

The invention relates to a method for repairing spinal cord injury bionic fibrin hydrogel micelle and its preparation method and the application of the bionic fibrin hydrogel micelles composed of fibrin were prepared by electrospinning technique and. The invention of fibrin hydrogel biomimetic micelles through single channel electrospinning preparation is a high water content of hydrogel material, composed of multi orientation nanofibers with a high degree of simulation of spinal cord tissue, fibrin hydrogel micelles exhibit the multi orientation components and extracellular matrix organization and natural environment similar to the spinal cord that has mechanical properties similar to natural nerve, can effectively promote the nerve fiber orientation growth, and degradation rate of spinal cord injury and tissue repair match.

【技术实现步骤摘要】
一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束及其制备方法
本专利技术涉及生物医用材料
，尤其涉及一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束及其制备方法。
技术介绍
脊髓损伤是临床上常见的严重疾病之一，在全球已呈现高发生率、高致残率、高耗费和低龄化的“三高一低”的局面，成为医学界待解决的重大医学问题。脊髓损伤将导致患者中枢神经系统感觉运动功能的不可逆性损伤，严重影响患者的生存质量，且目前世界范围内尚无对其有效的治疗手段和方法。神经损伤后的修复是一系列复杂的病理过程，神经再生过程缓慢，疤痕组织的形成、抑制微环境的产生，运动终端组织、功能退化等因素均制约损伤神经的修复。针对脊髓损伤修复的多重困难，组织工程技术得到重视。其中，组织工程化支架复合功能细胞和活性因子的联合策略是目前改善中枢神经再生修复的基本。而这其中构建组织工程支架系统是有效促神经再生治疗方法中的关键一环。目前相关的神经桥接材料多为神经导管，起到在神经的近远两端形成神经再生室的作用，提供神经纤维生长空隙。然而，这种神经导管因为结构和材料的限制导致修复效果不佳。因此，有必要提供一种改进型的神经桥接材料，能够在提供神经再生长入空间的同时，有效引导神经轴突的定向再生，尤其是在脊髓损伤修复过程中起到神经桥连作用达到一定修复效果，同时，又能保障材料的细胞亲和性、力学性能及降解速度满足脊髓损伤组织的修复需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有神经桥连材料的修复效果不佳的缺陷，提供一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束及其制备方法，通过静电纺丝生成多级取向的仿生纤维蛋白水凝胶束来促进神经纤维定向生长。本专利技术第一方面，提供了一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束，该纤维蛋白水凝胶束由纤维蛋白通过静电纺丝技术制备而成。在根据本专利技术所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束中，所述仿生纤维蛋白水凝胶束具有多级取向性结构，由纳米纤维丝束构成，所述纳米纤维丝束构成微米纤维丝束，再由微米纤维丝束构成宏观水凝胶束。所述纳米纤维丝束的直径为100nm～500nm，所述微米纤维丝束的直径为10μm～100μm。所述仿生纤维蛋白水凝胶束的直径为0.5-5.0mm。在根据本专利技术所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束中，所述仿生纤维蛋白水凝胶束中复合有一种或多种多糖，所述多糖选自由壳聚糖、透明质酸和海藻酸钠构成的组，且加入的多糖与所述纤维蛋白原的质量比为1:2～2:1。本专利技术第二方面，提供了一种如前所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束的制备方法，包括如下步骤：步骤S1、将纤维蛋白原溶解于纯水或者生理盐水中，与聚氧化乙烯水溶液或者聚氧化乙烯生理盐水溶液混合均匀，得到电纺原液，所述电纺原液中纤维蛋白原的质量分数为4％～8％，聚氧化乙烯的质量分数为0.1％～0.8％，将所述电纺原液注入注射器中待用；步骤S2、将CaCl2水溶液与凝血酶溶液混合得到交联溶液并在37℃保温，所述交联溶液中CaCl2的质量分数为0.6％-3％，凝血酶的含量为20-50Units/ml，将所述交联溶液取于金属旋转接收盘中待用；步骤S3、注入注射器的电纺原液在推进泵的作用下进行静电纺丝，调整纤维蛋白原的推注速度为3-3.5ml/h，加载电压3-5kV，使用金属旋转接收盘接收静电纺丝得到的纤维蛋白原纺丝，调整旋转接收速度为200-300r/h，所述纤维蛋白原纺丝在交联溶液的作用下得到仿生纤维蛋白水凝胶束；步骤S4、收集得到所需直径的仿生纤维蛋白水凝胶束。在根据本专利技术所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束的制备方法中，所述步骤S1中所述电纺原液中纤维蛋白原的质量分数为5％～6％；聚氧化乙烯的质量分数为0.4％～0.6％。在根据本专利技术所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束的制备方法中，所述步骤S2中所述CaCl2的质量分数为1％-2％，凝血酶的含量为30-40Units/ml。在根据本专利技术所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束的制备方法中，所述步骤S1的电纺原液中还加入一种或多种多糖，所述多糖与所述纤维蛋白原的质量比为1:2～2:1，所述多糖选自由壳聚糖、透明质酸和海藻酸钠构成的组，所述壳聚糖、透明质酸和海藻酸钠接枝甲基丙烯酰胺基团；所述步骤S2的交联溶液中加入质量分数为0.05～1％的光引发剂，并在步骤S3中旋转接收时，采用紫外光照10-30分钟。本专利技术第三方面，提供了如前所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束在脊髓损伤修复中的应用。本专利技术的上述技术方案具有如下有益效果：本专利技术通过单通道静电纺丝技术制备的仿生纤维蛋白水凝胶束是一种高含水量的水凝胶材料，由具有高度模拟脊髓组织的多级取向性纳米纤维构成，该多级取向的纤维蛋白水凝胶束表现出与天然脊髓组织相类似的成分构成及细胞外基质环境，具有与天然神经相似的力学性能，能够有效促进神经纤维定向生长，并且降解速度与脊髓损伤组织的修复速度相匹配。附图说明图1为根据本专利技术优选实施例的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束的制备方法流程图；图2为根据本专利技术实施例1制得的仿生纤维蛋白水凝胶束的实物照片图；图3a-3d分别为根据本专利技术实施例1制得的仿生纤维蛋白水凝胶束中纤维蛋白水凝胶束的外形图及电镜图；图4为实施例1制得的仿生纤维蛋白水凝胶束接种雪旺细胞后4小时的细胞染色结果图；图5为实施例22制得的仿生纤维蛋白多糖复合水凝胶束电镜图；图6a和6b分别为本专利技术实施例1制得的仿生纤维蛋白水凝胶束移植于动物脊髓缺损部位前后的手术照片；图7a和7b分别为本专利技术实施例制得的仿生纤维蛋白水凝胶束移植于动物脊髓损伤部位后12周的苏木精-伊红(HE)染色结果图；图8为本专利技术实施例制得的仿生纤维蛋白水凝胶束移植于动物脊髓损伤部位后12周的核磁影像弥散张量成像(DTI)追踪结果图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束，该仿生纤维蛋白水凝胶束由纤维蛋白通过静电纺丝技术制备而成。在本专利技术一些优选的实施方式中，本专利技术设计的仿生纤维蛋白水凝胶束的设计思路基于天然脊髓神经组织的特殊结构及性能。该仿生纤维蛋白水凝胶束具有多级取向性结构，纤维尺寸从纳米级到微米级。该仿生纤维蛋白水凝胶束的结构由纳米纤维丝束构成，该纳米微米纤维丝束先构成微米纤维丝束，再由微米纤维丝束构成宏观水凝胶束。优选地，纳米纤维丝束的直径为100nm～500nm，微米纤维丝束的直径为10μm～100μm。最后制得的仿生纤维蛋白水凝胶束的直径优选为0.5-5.0mm，更优选为1.0～5.0mm。本专利技术的仿生纤维蛋白水凝胶束是一种高含水量的水凝胶材料，其组成、结构、力学性能高度仿生天然脊髓组织细胞外基质，具有优异的促进神经纤维定向生长，诱导神经再生的作用。在本专利技术一些更优选的实施方式中，该仿生纤维蛋白水凝胶束的具体直径和长度可以根据手术需要的缺损神经的直径和长度来确定。优选地，仿生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束，其特征在于，所述仿生纤维蛋白水凝胶束由纤维蛋白通过静电纺丝技术制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束，其特征在于，所述仿生纤维蛋白水凝胶束由纤维蛋白通过静电纺丝技术制备而成。2.根据权利要求1所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束，其特征在于，所述仿生纤维蛋白水凝胶束具有多级取向性结构，由纳米纤维丝束构成，所述纳米纤维丝束构成微米纤维丝束，再由微米纤维丝束构成宏观水凝胶束。3.根据权利要求2所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束，其特征在于，所述纳米纤维丝束的直径为100nm～500nm，所述微米纤维丝束的直径为10μm～100μm。4.根据权利要求3所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束，其特征在于，所述仿生纤维蛋白水凝胶束的直径为0.5-5.0mm。5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束，其特征在于，所述仿生纤维蛋白水凝胶束中复合有一种或多种多糖，所述多糖选自由壳聚糖、透明质酸和海藻酸钠构成的组，且加入的多糖与所述纤维蛋白原的质量比为1:2～2:1。6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的用于脊髓损伤修复的仿生纤维蛋白水凝胶束的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、将纤维蛋白原溶解于纯水或者生理盐水中，与聚氧化乙烯水溶液或者聚氧化乙烯生理盐水溶液混合均匀，得到电纺原液，所述电纺原液中纤维蛋白原的质量分数为4％～8％，聚氧化乙烯的质量分数为0.1％～0.8％，将所述电纺原液注入注射器中待用；步骤S2、将CaCl2水溶液与凝血酶溶液混合得到交联溶液并在37℃保温，所述交联溶液中CaCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀梅，曹峥，姚生莲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11