CN113101413A - 有序水凝胶纤维支架、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有序水凝胶纤维支架、其制备方法及应用。本发明通过将胶原蛋白、纤维蛋白改性后，再利用迈克尔加成反应和液态静电纺丝技术结合制备得到有序水凝胶支架，不仅工艺简单，安全无毒，无有机溶剂排放和残留，而且所获有序水凝胶支架能更好地模拟天然细胞外基质的结构和成分，并具有高含水量以及取向性，进一步的，所述有序水凝胶支架在担载生物活性分子等物质后，还能够为组织再生和损伤功能的恢复创造更适宜的微环境，以及能够诱导干细胞定向分化，可以应用为神经修复材料及具有脊髓损伤修复功能的产品。

Description

有序水凝胶纤维支架、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种生物医学材料，尤其涉及一种有序水凝胶纤维支架、其制备方法及应用，属于生物工程技术领域。
背景技术
脊髓损伤是由各种致病因素造成的脊髓组织上发生细胞缺失、死亡以及神经纤维断裂的一种中枢神经疾病，功能上导致不同程度的运动、感觉以及神经的障碍，严重者甚至会瘫痪。
近年来有众多研究是关于以组织工程支架材料治愈脊髓损伤的，而相应的材料制备方法也有多种，其中较为常用的一种方法是借助静电纺丝技术实现的，
静电纺丝技术是获得组织工程支架的一种简单途径，所获得的电纺纤维具有比表面积大、直径可控、拓扑结构多样等特点。然而，传统的静电纺丝大多是用有机试剂作为溶剂，其在溶解过程中会影响天然高分子材料的性质，在静电纺丝过程中有机试剂又会挥发，而且残留在支架材料中的有机试剂对细胞有一定的毒性作用。
因此开发出一种安全、环保且具有良好生物相容性的组织工程支架制备工艺已经成为本领域亟待解决的难题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种有序水凝胶纤维支架、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种有序水凝胶纤维的制备方法，其包括：
分别对胶原蛋白、纤维蛋白进行改性，之后分别溶于水相体系中，形成改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液，其中改性胶原蛋白、改性纤维蛋白分别具有第一反应基团、第二反应基团，所述第一反应基团与第二反应基团之间能发生迈克尔加成反应；
采用液态静电纺丝方法，将改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液汇聚到一个纺丝喷口输出，并使其中的改性胶原蛋白、改性纤维蛋白通过所述迈克尔加成反应结合，从而制备形成有序水凝胶纤维。
本发明实施例还提供了一种有序水凝胶支架的制备方法，其包括：
分别对胶原蛋白、纤维蛋白进行改性，之后分别溶于水相体系中，形成改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液，其中改性胶原蛋白、改性纤维蛋白分别具有第一反应基团、第二反应基团，所述第一反应基团与第二反应基团之间能发生迈克尔加成反应；
在改性胶原蛋白纺丝液和改性纤维蛋白纺丝液中的至少一者之内溶入生物活性因子和/或药用化合物，之后利用液态静电纺丝方法，将改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液分别加入一个纺丝液通道内，并通过该两个纺丝液通道汇聚到一个纺丝喷口输出，且使其中的改性胶原蛋白、改性纤维蛋白通过所述迈克尔加成反应结合，从而制备形成担载有生物活性因子和/或药用化合物的有序水凝胶支架。
本发明实施例还提供了由前述任一种方法制备的有序水凝胶纤维、有序水凝胶支架。
本发明实施例还提供了所述有序水凝胶纤维或者所述有序水凝胶支架于细胞培养中的应用。
本发明实施例还提供了所述有序水凝胶纤维或者所述有序水凝胶支架于制备具有脊髓损伤修复功能的产品中的用途。
与现有技术相比，本发明通过将胶原蛋白、纤维蛋白改性后，再利用迈克尔加成反应和液态静电纺丝技术结合制备得到有序水凝胶纤维，不仅工艺简单，安全环保，无有机溶剂排放和残留，而且所获的有序水凝胶纤维能更好地模拟天然细胞外基质的结构和成分，并具有高含水量以及取向性，进一步的，相应有序水凝胶支架在担载生物活性分子后，还能够为组织再生和损伤功能的恢复创造更适宜的微环境，以及能够诱导干细胞定向分化，从而可以应用为神经修复材料，以及可以应用于修复脊髓损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一典型实施方案中应用的一种液态静电纺丝装置的结构示意图；
图2A-图2D分别示出了本发明一实施例中在接收时间为30s、90s、5min、10min下的纤维束宏观形貌；
图3a-图3b、图3c-图3d分别示出了本发明一实施例中在转盘转速为160rpm/min、200rpm/min下的纤维束的SEM图；
图4是本发明一实施例中在培养7d后Tuj-1+和Olig-2+的细胞荧光显微镜照片(标尺为50μm)；
图5是本发明一实施例中在培养7d后Tuj-1+和GFAP+的细胞荧光显微镜照片(标尺为50μm)。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种有序水凝胶纤维的制备方法包括：
分别对胶原蛋白、纤维蛋白进行改性，之后分别溶于水相体系中，形成改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液，其中改性胶原蛋白、改性纤维蛋白分别具有第一反应基团、第二反应基团，所述第一反应基团与第二反应基团之间能发生迈克尔加成反应；
采用液态静电纺丝方法，将改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液汇聚到一个纺丝喷口输出，并使其中的改性胶原蛋白、改性纤维蛋白通过所述迈克尔加成反应结合，从而制备形成有序水凝胶纤维。
在一些实施方式中，所述的制备方法具体包括：将胶原蛋白溶解于浓度为0.3-1.0mol/L的醋酸水溶液中形成浓度为3-10mg/ml的胶原蛋白溶液，并将所获胶原蛋白溶液的pH值调至5.5-6，再加入质量比为2:1-4:1的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)及N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，之后加入N-2-氨基乙基马来酰亚胺(Mal)，并使胶原蛋白与N-2-氨基乙基马来酰亚胺的摩尔比为1:5-1:1，室温搅拌过夜，再经后处理，获得改性胶原蛋白。
在一些实施方式中，所述的制备方法具体包括：将血纤纤维蛋白原(Cys)溶于含5-8mol/L脲素的磷酸缓冲盐溶液中，之后加入三(二羰基乙基)磷盐酸盐(TCEP)，并使血纤纤维蛋白与三(二羰基乙基)磷盐酸盐的摩尔比为1：20-1：10，室温避光反应，再经后处理，获得改性纤维蛋白。
在一些实施方式中，所述的制备方法具体包括：将改性胶原蛋白溶解于去离子水中，形成浓度为1.5-2wt％的改性胶原蛋白纺丝液。
在一些实施方式中，所述的制备方法具体包括：将改性纤维蛋白溶解于含50-100mg/ml脲素的生理盐水中，形成浓度为2-4wt％的改性纤维蛋白纺丝液。
在一些实施方式中，所述的制备方法具体包括：将改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液分别加入一个纺丝液通道内，并通过该两个纺丝液通道汇聚到一个纺丝喷口输出，且利用液态静电纺丝方法制备形成有序水凝胶纤维。
优选的，所述液态静电纺丝方法采用的工艺条件包括：改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液在纺丝液通道内的流速为0.6-1.0ml/h，电压设置为3-4kV，液态接收装置的转速为100-200rpm/min，且接收距离设置为纺丝喷口与接收溶液接触。
其中，通过调整各纺丝液的流速、电压、液态接收装置的转速等，可以实现对有序水凝胶纤维直径、长度等的调控。
本发明实施例的另一个方面提供的一种有序水凝胶支架的制备方法包括：
分别对胶原蛋白、纤维蛋白进行改性，之后分别溶于水相体系中，形成改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液，其中改性胶原蛋白、改性纤维蛋白分别具有第一反应基团、第二反应基团，所述第一反应基团与第二反应基团之间能发生迈克尔加成反应；
在改性胶原蛋白纺丝液和改性纤维蛋白纺丝液中的至少一者之内溶入生物活性因子和/或药用化合物，之后利用液态静电纺丝方法，将改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液分别加入一个纺丝液通道内，并通过该两个纺丝液通道汇聚到一个纺丝喷口输出，且使其中的改性胶原蛋白、改性纤维蛋白通过所述迈克尔加成反应结合，从而制备形成担载有生物活性因子和/或药用化合物的有序水凝胶支架。
在一些实施方式中，所述的制备方法具体包括：将胶原蛋白溶解于浓度为0.3-1.0mol/L的醋酸水溶液中形成浓度为3-10mg/ml的胶原蛋白溶液，并将所获胶原蛋白溶液的pH值调至5.5-6，再加入质量比为2:1-4:1的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)及N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，之后加入N-2-氨基乙基马来酰亚胺(Mal)，并使胶原蛋白与N-2-氨基乙基马来酰亚胺的摩尔比为1:5-1:1，室温搅拌过夜，再经后处理获得改性胶原蛋白，其后将改性胶原蛋白溶解于去离子水中，形成浓度为1.5-2wt％的改性胶原蛋白纺丝液。
在一些实施方式中，所述的制备方法具体包括：将血纤纤维蛋白原(Cys)溶于含5-8mol/L脲素的磷酸缓冲盐溶液中，之后加入三(二羰基乙基)磷盐酸盐(TCEP)，并使血纤纤维蛋白与三(二羰基乙基)磷盐酸盐的摩尔比为1:20-1:10，室温避光反应，再经后处理获得改性纤维蛋白，其后将改性纤维蛋白溶解于含50-100mg/ml脲素的生理盐水中，形成浓度为2-4wt％的改性纤维蛋白纺丝液。
优选的，所述液态静电纺丝方法采用的工艺条件包括：改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液在纺丝液通道内的流速为0.6-1.0ml/h，电压设置为3-4kV，液态接收装置的转速为100-200rpm/min，且接收距离设置为纺丝喷口与接收溶液接触。优选的，其中采用的纺丝时间在10min以内。
优选的，所述液态接收装置中的接收液为含有2-10mg/ml EDC和1.2-5mg/ml NHS的溶液。
其中，通过调整各纺丝液的流速、电压、液态接收装置的转速等，可以实现对有序水凝胶支架的直径、长度、结构等的调控。
在一些实施方式中，所述生物活性因子(0-7ng/ml)和/或药用化合物(0-50ng/ml)均匀混合在水溶性的纺丝溶液中。
在一些实施方式中，所述生物活性因子包括但不限于神经营养因子3(Neurotrophin-3，NT-3)。
在一些实施方式中，所述药用化合物包括但不限于紫杉醇(Paclitaxel，PTX)。
本发明实施例的另一个方面提供了由前述任一种方法制备的有序水凝胶纤维。
本发明实施例的另一个方面提供了由前述任一种方法制备的有序水凝胶支架。
进一步的，所述有序水凝胶支架可以是多根有序水凝胶纤维聚集形成，例如可以是有序水凝胶纤维束。
在一些实施方案中，所述有序水凝胶支架还可以包含担载有生物活性因子的有序水凝胶纤维(定义为第一纤维)和担载有药用化合物的有序水凝胶纤维(定义为第二纤维)，该第一纤维、第二纤维可以分布在有序水凝胶支架的不同区域，例如可以分别分布在有序水凝胶支架的顶端、底端，或者可以分别分布在有序水凝胶支架的内周、外周等，且不限于此。
本发明实施例的另一个方面提供了一种细胞培养装置，其包括所述有序水凝胶纤维或者所述有序水凝胶支架、液池壁和基底，所述有序水凝胶纤维或有序水凝胶支架固定在基底上，所述液池壁环绕有序水凝胶纤维或有序水凝胶支架设置，从而形成细胞池。
在一些实施方式中，可以将担载NT-3和紫杉醇的有序水凝胶纤维支架固定在载玻片等基底上，并在有序水凝胶纤维支架周围固定液池壁，形成细胞池。继而，可以将神经干细胞接种在有序水凝胶纤维支架表面，并进行体外神经干细胞定向诱导分化方面的研究。
本发明实施例的另一个方面提供了所述有序水凝胶纤维、所述有序水凝胶支架或者所述细胞培养装置于细胞培养中的应用。
本发明实施例的另一个方面提供了所述有序水凝胶纤维或者所述有序水凝胶支架于制备具有脊髓损伤修复功能的产品中的用途。
本发明实施例的另一个方面提供了一种功能性产品，其包含所述的有序水凝胶支架，所述有序水凝胶支架担载有生物活性因子，所述生物活性因子包括神经营养因子3(Neurotrophin-3，NT-3)；并且，所述产品至少具有如下功能：诱导神经干细胞向神经元和少突胶质分化，促进损伤区髓鞘化，以及，诱导轴突再生。
本发明实施例的另一个方面提供了一种功能性产品，其包含所述的有序水凝胶支架，所述有序水凝胶支架担载有药用化合物，所述药用化合物包括紫杉醇(Paclitaxel，PTX)；并且，所述产品至少具有诱导神经干细胞向神经元分化的功能。
本发明实施例的另一个方面提供了一种功能性产品，其包含权利要求所述的有序水凝胶支架，所述有序水凝胶支架担载有神经营养因子3和紫杉醇；并且，所述产品至少具有促进神经环路形成的功能。
本领域熟知，脊髓由百万束有序神经纤维组成，脊髓损伤后，有序支架不仅能桥接损伤区两断端，还可以作为细胞与生物活性因子的载体。神经干细胞(Neural Stem Cells，NSCs)是中枢神经***中具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞。但由于损伤区的NSCs数量有限以及抑制性的微环境使其自我功能修复难以实现。
本发明前述实施例通过将迈克尔加成反应和液态静电纺丝技术结合制备得到胶原蛋白/纤维蛋白有序水凝胶纤维，其能更好地模拟天然细胞外基质的结构和成分，并具有高含水量以及取向性。进一步的，本发明前述实施例制备的有序水凝胶支架在担载一些药用化合物、生物活性分子后，能够为组织再生和损伤功能的恢复创造更适宜的微环境，其还可以诱导干细胞定向分化，且适于作为脊髓损伤修复的支架材料。
本发明前述实施例利用迈克尔加成反应和水溶性液态静电纺丝技术来制备胶原/纤维蛋白有序水凝胶纤维支架，其中迈克尔加成反应条件温和、凝胶固化时间快，而水溶性静电纺丝因其使用的溶剂为水，对生物活性因子和细胞无毒，可以更好地保持所担载NT-3、紫杉醇、细胞等的生物学活性。
本发明前述实施例提供的有序水凝胶纤维支架能为细胞生长提供指引方向。
其中，担载NT-3的有序水凝胶支架诱导神经干细胞向神经元和少突胶质分化，促进损伤区髓鞘化，诱导轴突再生。
其中，担载紫杉醇的生物功能支架诱导神经干细胞向神经元分化。
其中，担载NT-3和紫杉醇的复合支架材料会促进神经环路的形成，从而有助于组织再生和损伤区功能的恢复。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及若干较佳实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，实施例中的试验方法均按照常规条件进行。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1有序水凝胶纤维的制备
1)改性胶原蛋白的制备
将胶原蛋白(500mg)用0.5mol/L醋酸溶液完全溶解后形成浓度为10mg/ml的胶原蛋白溶液，用1M氢氧化钠将该胶原蛋白溶液pH值调至5.5-6之间，再将1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)(两者质量为400mg/200mg)和N-2-氨基乙基马来酰亚胺(100mg)顺序添加到溶液中，室温搅拌过夜。用1M氯化钠水溶液透析1天(5000-8000截止分子量的透析袋)，再用去离子水透析2天以除去多余的马来酰亚胺。-80℃过夜冷冻，再置于冷冻干燥机中冻干得到改性胶原蛋白，并置于4℃保存。
2)改性纤维蛋白的制备
用含8mol/L脲素的150mM PBS溶解血纤纤维蛋白原(500mg)形成浓度为5mg/ml的溶液，完全溶解后加入三(二羰基乙基)磷盐酸盐(Tris(2-carboxyethyl)，TCEP.HCL，40mg)，室温避光搅拌30min使TCEP.HCL充分将血纤纤维蛋白原二硫键打开以引入更多巯基。反应完成后用含0.1wt％醋酸(如下若非特别说明，均为wt％)的50mM PBS避光透析3天(12000-14000截止分子量的透析袋)。-80℃过夜冷冻，再置于冷冻干燥机中冻干以得到改性纤维蛋白，并置于-20℃保存。
改性胶原蛋白和改性纤维蛋白的红外光谱表征：前述胶原蛋白的改性过程是将胶原蛋白的羧基与N-2-氨基乙基马来酰亚胺的氨基脱水缩合，从而使胶原蛋白修饰上马来酰亚胺基团。改性后胶原蛋白酰胺键增多，胶原蛋白相对原胶原蛋白酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ的伸缩振动增强，证明成功将马来酰亚胺基团修饰到胶原上。前述纤维蛋白的改性是通过TCEP.HCL将纤维蛋白的二硫键还原为巯基，改性纤维蛋白在2600cm-1左右出现巯基特征峰。证明纤维蛋白成功改性为巯基化纤维蛋白。
3)改性胶原/纤维蛋白有序水凝胶纤维的制备
将改性胶原蛋白溶解于水溶液中形成浓度为2wt％的改性胶原蛋白溶液。将改性纤维蛋白溶解于含脲素(100mg/ml)的生理盐水中形成浓度为4wt％的改性纤维蛋白溶液。利用迈克尔加成反应与液态静电纺丝技术结合来制备有序水凝胶纤维。
具体的，请参阅图1所示，将前述改性胶原蛋白溶液、改性纤维蛋白溶液分别加入到1ml注射器中，用三通装置将两注射器最终汇集到一个注射器出口。两个注射器的注射速度均为0.8ml/h，高压电源电压设置为3kV，液态接收装置的转速为160rpm/min，接收距离为针头(规格为23G或25G)刚好与接收溶液(含2-10mg/ml EDC/1.2-5mg/ml NHS的溶液)接触。随着电纺时间增加(30s、90s、5min、10min)，水凝胶束的宏观直径增加，如图2A-图2D所示。在保持折射泵推动速度、电压、接收距离不变时，通过改变转盘转速，可以调控单根纤维束直径，如图3A-图3B(转速160rpm/min)、图3C-图3D(转速200rpm/min)所示。
实施例2：该实施例与实施例1基本相同，区别在于：分别将不同质量的胶原蛋白溶解于浓度为0.3mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L的醋酸水溶液中形成浓度为3mg/ml、8mg/ml、10mg/ml的胶原蛋白溶液，并将所获胶原蛋白溶液的pH值调至5.5-6，再分别加入质量比为2:1、3：1、4:1的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺及N-羟基琥珀酰亚胺，之后分别加入不同摩尔量的N-2-氨基乙基马来酰亚胺，并使胶原蛋白与N-2-氨基乙基马来酰亚胺的摩尔比为1:5、1：3、1:1,室温搅拌过夜，再经后处理，获得一系列改性胶原蛋白产品，之后将这些改性胶原蛋白溶解于水中，形成浓度为1.5wt％-2wt％的一系列改性胶原蛋白纺丝液。
实施例3：该实施例与实施例1基本相同，区别在于：分别将不同质量的血纤纤维蛋白原溶于含5mol/L、7mol/L、8mol/L脲素的磷酸缓冲盐溶液中，之后加入不同质量的三(二羰基乙基)磷盐酸盐，并使血纤纤维蛋白与三(二羰基乙基)磷盐酸盐的摩尔比为1:20、1：15、1:10，室温避光反应，再经后处理，获得一系列改性纤维蛋白产品，之后溶解于含有一系列浓度为50-100mg/ml脲素的生理盐水中，形成浓度为2-4wt％的一系列改性血纤纤维蛋白纺丝液。
实施例4担载NT-3、紫杉醇的改性胶原/纤维蛋白有序水凝胶支架作为载体进行神经干细胞培养
1)担载NT-3、紫杉醇的胶原/纤维蛋白有序水凝胶支架的制备
①担载NT-3的胶原/纤维蛋白有序水凝胶支架的制备：按照实施例1中的方法制备浓度为2wt％的改性胶原蛋白溶液、浓度为4wt％的改性纤维蛋白溶液。然后将NT-3溶解在去离子水中，再将NT-3与改性胶原蛋白溶液/纤维蛋白溶液涡旋混合均匀，制备形成静电纺丝溶液，再参考实施例1步骤3)的操作制备获得担载NT-3的胶原/纤维蛋白有序水凝胶支架(其中改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液在纺丝液通道内的流速可设置为0.6ml/h-1.0ml/h，电压可以设置为3-4kV，液态接收装置的转速可以设置为100-160rpm/min，接收液可以选取含有2-10mg/ml EDC和1.2-5mg/ml NHS的溶液)，其为水凝胶纤维束。将该有序水凝胶支架用道康宁3140硅酮粘合剂固定在载玻片上，在该有序水凝胶支架周围固定液池壁，形成细胞池。用EDC/NHS、Ca2+/凝血酶，作为交联剂，再用58％β-甘油磷酸二钠五水化合物(β-GP)将交联剂溶液的pH调至7.4，于37℃交联3h。交联完成后用75％乙醇于37℃下灭菌4h。再用PBS清洗20min左右，将该有序水凝胶支架周围水分用无菌滤纸吸干以备用。
②担载紫杉醇的胶原/纤维蛋白有序水凝胶支架的制备：按照实施例1的方法制备改性胶原蛋白溶液、改性纤维蛋白溶液。然后将紫杉醇溶解在二甲基亚砜(DMSO)中，再将紫杉醇与改性胶原蛋白溶液/纤维蛋白溶液涡旋混合均匀制备静电纺丝溶液，，再参考实施例1步骤3)的操作制备获得担载紫杉醇的胶原/纤维蛋白有序水凝胶支架。再参考第①部分的操作，尽情该有序水凝胶支架的固定、交联、灭菌等操作。灭菌完成后用PBS清洗20min左右，将该有序水凝胶支架周围水分用无菌滤纸吸干以备用。
2)担载NT-3、紫杉醇的胶原/纤维蛋白有序水凝胶支架进行干细胞的培养
出生24h内的ICR新生鼠分离出海马区，剪碎，用胰酶在37℃细胞培养箱中消化，每间隔5min用移液枪吹打均匀，消化完成后用PBS终止消化。再用400μm的滤膜将未完全消化的组织过滤，300rpm/2min，取上清液，再1000rpm/5min，弃上清液，用增殖培养基重悬细胞。再转移到培养瓶中成球培养。传代2次后将神经球消化成单细胞，分别接种于前述担载NT-3、紫杉醇的胶原蛋白/纤维蛋白有序水凝胶纤维支架上，细胞接种密度为1×105-2×105。
3)担载NT-3的胶原/纤维蛋白有序水凝胶纤维支架促进神经干细胞向少突胶质和神经元方向分化
按照第①部分的方法制备担载0、1ng/ml、10ng/ml、50ng/ml浓度NT-3的胶原/纤维蛋白有序水凝胶纤维支架。将神经干细胞以相同的接种密度接种于该4种NT-3浓度的支架表面，每个浓度设置3个平行样。然后于细胞培养箱中贴壁培养6h左右，用PBS轻轻洗去未贴壁细胞。加入400μl的分化培养基。每隔两天更换一次分化培养基，培养7天后进行分化结果鉴定。具体操作如下：4％多聚甲醛室温固定30min，PBS浸洗3遍；0.08％Triton X-100室温孵育10min,PBS浸洗3遍；5％BSA室温封闭30min，PBS洗3次；4℃过夜孵育TUj-1,Olig-2一抗，PBS浸洗3次；二抗37℃孵育40min，PBS洗3次；1μl/mL DAPI染核20min,PBS洗3次，通过荧光显微镜在同一曝光强度下层扫拍摄图片。如图4所示，NSCs在担载NT-3浓度为1ng/ml的有序水凝胶纤维支架上，促进神经干细胞向少突胶质和神经元方向分化效果最佳，将有利于在损伤区形成髓鞘促进轴突生长。
4)担载紫杉醇的胶原/纤维蛋白有序水凝胶纤维支架促进神经干细胞向神经元方向分化
按照第②部分的方法制备担载0、0.85ng/ml、1.7ng/ml、7ng/ml紫杉醇浓度的胶原/纤维蛋白有序水凝胶纤维支架。将神经干细胞以相同的接种密度接种于该4种紫杉醇浓度的支架表面，每个浓度设置3个平行样。然后于细胞培养箱中贴壁培养6h左右，用PBS轻轻洗去未贴壁细胞。加入400μl的分化培养基。每隔两天更换一次分化培养基，神经干细胞培养7天后进行分化结果鉴定。后续操作除了使用的一抗有所不同外(本次使用TUj-1,GFAP作为一抗)，其他操作与实施例2步骤3)相同。如图5所示，NSCs在担载紫杉醇浓度为1.7ng/ml的有序水凝胶纤维支架上，促进神经干细胞向神经元方向分化的效果最好。
本发明前述实施例采用迈克尔加成反应与水溶性静电纺丝技术结合，成功制备了担载NT-3/紫杉醇的有序水凝胶纤维支架，该支架可快速成型且含水量高。担载紫杉醇的胶原/纤维蛋白有序水凝胶纤维支架促进神经干细胞向神经元方向分化；担载NT-3的有序水凝胶纤维支架促进神经干细胞向少突胶质和神经元方向分化，诱导髓鞘化，促进轴突延伸，从有助于神经环路的形成和脊髓损伤功能的修复。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
应理解，在本发明中，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (16)

1.一种有序水凝胶纤维的制备方法，其特征在于包括：
分别对胶原蛋白、纤维蛋白进行改性，之后分别溶于水相体系中，形成改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液，其中改性胶原蛋白、改性纤维蛋白分别具有第一反应基团、第二反应基团，所述第一反应基团与第二反应基团之间能发生迈克尔加成反应；
采用液态静电纺丝方法，将改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液汇聚到一个纺丝喷口输出，并使其中的改性胶原蛋白、改性纤维蛋白通过所述迈克尔加成反应结合，从而制备形成有序水凝胶纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：
将胶原蛋白溶解于浓度为0.3-1.0mol/L的醋酸水溶液中形成浓度为3-10mg/ml的胶原蛋白溶液，并将所获胶原蛋白溶液的pH值调至5.5-6，再加入质量比为2:1-4:1的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺及N-羟基琥珀酰亚胺，之后加入N-2-氨基乙基马来酰亚胺，并使胶原蛋白与N-2-氨基乙基马来酰亚胺的摩尔比为1:5-1:1,室温搅拌过夜，再经后处理，获得改性胶原蛋白；以及
将血纤纤维蛋白原溶于含5-8mol/L脲素的磷酸缓冲盐溶液中，之后加入三(二羰基乙基)磷盐酸盐，并使血纤纤维蛋白与三(二羰基乙基)磷盐酸盐的摩尔比为1:20-1:10，室温避光反应，再经后处理，获得改性纤维蛋白。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：
将改性胶原蛋白溶解于水中，形成浓度为1.5-2wt％的改性胶原蛋白纺丝液；以及
将改性纤维蛋白溶解于含有50-100mg/ml脲素的生理盐水中，形成浓度为2-4wt％的改性纤维蛋白纺丝液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：将改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液分别加入一个纺丝液通道内，并通过该两个纺丝液通道汇聚到一个纺丝喷口输出，且利用液态静电纺丝方法制备形成有序水凝胶纤维；
其中，所述液态静电纺丝方法采用的工艺条件包括：改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液在纺丝液通道内的流速为0.6-1.0ml/h，电压设置为3-4kV，液态接收装置的转速为100-200rpm/min，且接收距离设置为纺丝喷口与接收溶液接触；优选的，所述液态接收装置中的接收液为含有2-10mg/ml EDC和1.2-5mg/ml NHS的溶液。
5.一种有序水凝胶支架的制备方法，其特征在于包括：
分别对胶原蛋白、纤维蛋白进行改性，之后分别溶于水相体系中，形成改性胶原蛋白纺丝液及改性纤维蛋白纺丝液，其中改性胶原蛋白、改性纤维蛋白分别具有第一反应基团、第二反应基团，所述第一反应基团与第二反应基团之间能发生迈克尔加成反应；
在改性胶原蛋白纺丝液和改性纤维蛋白纺丝液中的至少一者之内溶入生物活性因子和/或药用化合物，之后利用液态静电纺丝方法，将改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液分别加入一个纺丝液通道内，并通过该两个纺丝液通道汇聚到一个纺丝喷口输出，且使其中的改性胶原蛋白、改性纤维蛋白通过所述迈克尔加成反应结合，从而制备形成担载有生物活性因子和/或药用化合物的有序水凝胶支架。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于具体包括：
将胶原蛋白溶解于浓度为0.3-1.0mol/L的醋酸水溶液中形成浓度为3-10mg/ml的胶原蛋白溶液，并将所获胶原蛋白溶液的pH值调至5.5-6，再加入质量比为2:1-4:1的1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺及N-羟基琥珀酰亚胺，之后加入N-2-氨基乙基马来酰亚胺，并使胶原蛋白与N-2-氨基乙基马来酰亚胺的摩尔比为1:5-1:1，室温搅拌过夜，再经后处理获得改性胶原蛋白，其后将改性胶原蛋白溶解于水中，形成浓度为1.5-2wt％的改性胶原蛋白纺丝液；
以及，将血纤纤维蛋白原溶于含5-8mol/L脲素的磷酸缓冲盐溶液中，之后加入三(二羰基乙基)磷盐酸盐，并使血纤纤维蛋白与三(二羰基乙基)磷盐酸盐的摩尔比为1:20-1:10，室温避光反应，再经后处理获得改性纤维蛋白，其后将改性纤维蛋白溶解于含有50-100mg/ml脲素的生理盐水中，形成浓度为2-4wt％的改性纤维蛋白纺丝液。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述液态静电纺丝方法采用的工艺条件包括：改性胶原蛋白纺丝液、改性纤维蛋白纺丝液在纺丝液通道内的流速为0.6-1.0ml/h，电压设置为3-4kV，液态接收装置的转速为100-160rpm/min，且接收距离设置为纺丝喷口与接收溶液接触；优选的,所述液态接收装置中的接收液为含有2-10mg/ml EDC和1.2-5mg/ml NHS的溶液。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于包括：将生物活性因子和/或药用化合物溶于改性胶原蛋白纺丝液和/或改性纤维蛋白纺丝液中，且使由所述纺丝喷口输出的纺丝液含有浓度为0-7ng/mL的生物活性因子和/或浓度为0-50ng/ml的药用化合物；和/或，所述生物活性因子包括神经营养因子3；和/或，所述药用化合物包括紫杉醇。
9.由权利要求1-4中任一项所述方法制备的有序水凝胶纤维。
10.由权利要求5-8中任一项所述方法制备的有序水凝胶支架。
11.一种细胞培养装置，其特征在于包括权利要求9所述的有序水凝胶纤维或者权利要求10所述的有序水凝胶支架、液池壁和基底，所述有序水凝胶纤维或有序水凝胶支架固定在基底上，所述液池壁环绕有序水凝胶纤维或有序水凝胶支架设置，从而形成细胞池。
12.权利要求9所述的有序水凝胶纤维、权利要求10所述的有序水凝胶支架或者权利要求11所述细胞培养装置于细胞培养中的应用。
13.权利要求9所述的有序水凝胶纤维或者权利要求10所述的有序水凝胶支架于制备具有脊髓损伤修复功能的产品中的用途。
14.一种功能性产品，其特征在于包含权利要求10所述的有序水凝胶支架，所述有序水凝胶支架担载有生物活性因子，所述生物活性因子包括神经营养因子3；并且，所述产品至少具有如下功能：诱导神经干细胞向神经元和少突胶质分化，促进损伤区髓鞘化，以及，诱导轴突再生。
15.一种功能性产品，其特征在于包含权利要求10所述的有序水凝胶支架，所述有序水凝胶支架担载有药用化合物，所述药用化合物包括紫杉醇；并且，所述产品至少具有诱导神经干细胞向神经元分化的功能。
16.一种功能性产品，其特征在于包含权利要求10所述的有序水凝胶支架，所述有序水凝胶支架担载有神经营养因子3和紫杉醇；并且，所述产品至少具有促进神经环路形成的功能。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2599946A1 (en) * 2005-03-07 2006-09-14 Georgia Tech Research Corporation Nanofilament scaffold for tissue regeneration
WO2008124632A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-16 Massachusetts Institute Of Technology Amphiphilic compound assisted nanoparticles for targeted delivery
WO2011127478A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Nanovasc, Inc. Sleeve for graft and method
CN102399293A (zh) * 2008-06-03 2012-04-04 中国科学院遗传与发育生物学研究所 一种与纤维蛋白特异结合的重组蛋白及其应用
WO2012170969A2 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Biogen Idec Ma Inc. Pro-coagulant compounds and methods of use thereof
ITUD20130024A1 (it) * 2013-02-22 2014-08-23 Carlo Galli Aptameri per la realizzazione di dispositivi biomedicali impiantabili in tessuto e relativo metodo
CN107510862A (zh) * 2016-06-15 2017-12-26 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 担载梯度浓度生物活性分子的有序纤维支架、制法及应用
CN109750387A (zh) * 2019-01-09 2019-05-14 北京科技大学 一种取向导电水凝胶纤维材料的制备方法
CN109771699A (zh) * 2017-11-10 2019-05-21 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 功能化神经再生胶原支架、其制法及应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2599946A1 (en) * 2005-03-07 2006-09-14 Georgia Tech Research Corporation Nanofilament scaffold for tissue regeneration
WO2008124632A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-16 Massachusetts Institute Of Technology Amphiphilic compound assisted nanoparticles for targeted delivery
CN102399293A (zh) * 2008-06-03 2012-04-04 中国科学院遗传与发育生物学研究所 一种与纤维蛋白特异结合的重组蛋白及其应用
WO2011127478A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Nanovasc, Inc. Sleeve for graft and method
WO2012170969A2 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Biogen Idec Ma Inc. Pro-coagulant compounds and methods of use thereof
ITUD20130024A1 (it) * 2013-02-22 2014-08-23 Carlo Galli Aptameri per la realizzazione di dispositivi biomedicali impiantabili in tessuto e relativo metodo
CN107510862A (zh) * 2016-06-15 2017-12-26 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 担载梯度浓度生物活性分子的有序纤维支架、制法及应用
CN109771699A (zh) * 2017-11-10 2019-05-21 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 功能化神经再生胶原支架、其制法及应用
CN109750387A (zh) * 2019-01-09 2019-05-14 北京科技大学 一种取向导电水凝胶纤维材料的制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RIWANG LI等: "Sythesis of in-situ formable hydorgels with collagen and hyaluronan through facile Michael addition", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING:C》 *
TING LIU等: "Nanofibrous collagen nerve conduits for spinal cord repair", 《TISSUE ENGINEERING PART A》 *
徐新宇: "胶原的提取、改性、交联及其应用", 《透析与人工器官》 *
肖志峰等: "脊髓损伤再生研究进展——搭建脊髓损伤修复的希望之桥", 《中国科学生命科学》 *
郑路等: "新型胶原基原位水凝胶的制备及其性能研究", 《广东化工》 *

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