脱细胞脊髓支架的优化改性及相关特性研究

应用组织工程学技术进行脊髓损伤修复研究已成为神经医学研究领域的热点。支架构建作为组织工程研究的基本要素，在组织水平的脊髓重构研究中具有极其重要的科学意义。为构建符合脊髓解剖和生理需要的组织工程脊髓支架，我们将脱细胞脊髓基质材料作为组织工程脊髓支架，并研究了相关特性，发现该支架保留了脊髓内细胞外基质成分，具有高度仿生的三维结构、良好生物相容性和细胞亲和性，为组织工程脊髓支架的构建找到了一条新的途径。但由于该支架在动物体内的吸收速度较快，与脊髓轴突再生速度不相匹配，同时该支架具有微弱的免疫原性，限制了其在脊髓损伤修复中的应用。本项目拟在前期工作的基础上，采用多种化学交联方法对脱细胞脊髓支架进行改性研究，建立优化的改性方案，增强支架的抗酶解能力，降低降解率和抗原性，并保持良好的生物相容性和细胞亲和性，使之成为一种较为理想的组织工程脊髓支架，为组织工程脊髓支架的设计与研究提供理论依据。

脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)是一种高致残率的中枢神经系统创伤。近年兴起的组织工程学方法为SCI的治疗带来了新的思路，即通过种子细胞-支架材料-神经营养因子复合物的培养移植，从组织水平进行脊髓再生重构，以促进脊髓功能恢复。其中生物支架为种子细胞的粘附、生长和浸润提供适宜微环境和必要的机械支撑，在脊髓的组织工程修复中发挥重要作用。课题组在前期研究中尝试将大鼠脊髓进行脱细胞处理，希望去除脊髓内的细胞及髓鞘成分，保留胶原、纤维连接蛋白、层粘连蛋白等ECM及其三维空间结构，构建一种符合脊髓生理需要和解剖结构的新型生物支架。但前期的脊髓脱细胞方法尚不完善，容易破坏脊髓ECM的三维空间结构并出现细胞残留，所构建的支架还存在生物力学强度低、抗酶解能力弱、结构稳定性差等不足。本课题拟在前期工作基础上优化脱细胞脊髓支架的制备及化学交联改性方法，构建一种符合脊髓组织工程研究需要的改性大鼠脱细胞脊髓支架。课题组已完成了全部研究内容，成功改良了大鼠脱细胞脊髓支架的制备方法，该改良方法可较彻底地去除脊髓内的细胞及髓鞘成分，并较完整地保留脊髓ECM的天然三维空间结构，优于原有制备方法。采用京尼平化学交联处理后，改性的大鼠脱细胞脊髓支架具有与正常脊髓相似的大体形态、天然的三维空间结构以及良好的孔隙率和含水率，其生物力学性能、抗酶解能力及结构稳定性得到明显增强。此外，京尼平交联改性的大鼠脱细胞脊髓支架具有良好的细胞相容性和组织相容性，免疫原性极低，体内吸收时间较交联前明显延长，显示出良好的生物相容性，为SCI修复的组织工程研究提供一种可供选择的新型生物支架。