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多肽为交联剂的多糖-多肽原位凝胶及其用于周围神经吻合的应用基础研究
  • 项目名称:多肽为交联剂的多糖-多肽原位凝胶及其用于周围神经吻合的应用基础研究
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:51103095
  • 申请代码:E0310
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2014-12-31
  • 项目负责人:赵瑾
  • 依托单位:天津大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

周围神经断裂后,断端的吻合对其修复至关重要。利用粘合剂粘合神经可避免缝合的繁杂操作和带来的异物反应,然而增强粘合剂的生物相容性、降低对神经的损伤刺激,提高粘合力和自身性能仍是需要重点攻关的难题。对生物相容性好的聚赖氨酸和/或明胶进行改性,引入活性高的反应基团,设计合成高反应活性、多相互作用位点、并可模拟贝类粘附性蛋白的多肽作为壳聚糖衍生物的交联剂,利用Michael加成的温和反应特点降低对神经的损伤和刺激,制备多糖-多肽原位凝胶以用于粘合神经。该凝胶可仿生神经外膜基质的多糖-蛋白组成及结构特征,增强与神经组织的相容性。多肽交联剂通过多重化学、物理作用可有助提高凝胶对神经外膜的粘附力及凝胶的内部粘结力,并有效调控凝胶自身性能。系统研究组成物分子量、浓度、基团取代度、反应基团比例等参数对凝胶时间、性能及神经粘合性能的影响规律,揭示相互间的本质关系,为研究开发新型周围神经粘合剂提供理论依据。

结论摘要:

周围神经断裂后,断端的吻合对其修复至关重要。利用粘合剂粘合神经可避免缝合的繁杂操作和带来的异物反应。如何同时实现快速粘合、良好的生物相容性、低神经刺激性、较高的粘合强度是此类材料研究的关键。本课题将马来酰亚胺基团引入天然多肽(ε-聚赖氨酸)分子,利用马来酰亚胺基团与巯基化壳聚糖的巯基间的高效快速及温和的Michael加成反应制备了凝胶快速同时生物相容性好的原位水凝胶粘合剂。结果表明,生理条件下凝胶时间约在15s,满足作为粘合材料的速率要求,凝胶粘合强度约为市售纤维蛋白胶的4倍。凝胶细胞毒性低,生物相容性好。为进一步提高凝胶的粘合强度,本课题分别从提高凝胶界面粘附力和凝胶内聚力两方面入手,利用邻苯二酚基团改性聚赖氨酸,制备仿贻贝粘性蛋白结构的改性天然多肽,并与多糖形成原位凝胶,研究结果表明,生理环境下取代度5-8%的处于自然态的邻苯二酚基团的引入增加了界面相互作用而有助于提高粘合强度。本课题还分别将PEG链段以及半胱氨酸改性的聚酰胺-胺树枝体结构引入凝胶材料以期提高凝胶内聚力。结果表明,PEG链段对凝胶内聚力具有一定增强效果,粘合强度约为市售纤维蛋白胶的6倍。树枝体为基的水凝胶的最大储能模量可达30kPa,相较线性分子提高了将近15倍。然而,由于该体系中的界面粘附强度不能与凝胶自身强度很好匹配导致其粘合强度的增加并不显著。综合前几方面工作,最终本课题设计合成了PEG链段增强的马来酰亚胺基团及邻苯二酚基团改性的聚赖氨酸,利用Michael加成反应交联巯基化壳聚糖制备用于神经粘合的原位凝胶。该凝胶较好地实现了预期的研究目标较短的凝胶时间、较高的粘合强度、低神经刺激性,且多糖多肽结构可仿生周围神经外膜基质结构并具有良好的神经组织相容性可促进神经的修复生长。研究结果显示,最优凝胶体系可在10s内快速交联,其储能模量可达到2418Pa,约为市售纤维蛋白胶的210倍。在神经体外粘合实验中,凝胶所能承受的最大载荷达到0.185N,约为市售纤维蛋白胶的8倍,明显优于现有的周围神经粘合材料。凝胶的神经细胞相容性良好。动物实验显示凝胶粘合神经组的动物侧足恢复良好,行走顺利,展趾反射正常,坐骨神经指数无显著性差异。神经吻合点处神经导通正常,排列规整,无明显的炎症反应。神经修复效果明显优于传统的显微缝合技术。该凝胶作为一种新型生物粘合剂,可在神经断端吻合修复中得以良好应用。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
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