本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米自組裝水凝膠在人工硬腦膜材料中的用途。

背景技術(shù)：

凡是水溶性或親水性的高分子，通過一定的化學(xué)交聯(lián)或物理交聯(lián)，都可以形成水凝膠。這些高分子按其來源可分為天然和合成兩大類。天然的親水性高分子包括多糖類(淀粉、纖維素、海藻酸、透明質(zhì)酸，殼聚糖等)和多肽類(膠原、聚l-賴氨酸、聚l-谷胺酸等)。合成的親水高分子包括醇、丙烯酸及其衍生物類(聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚n-聚代丙烯酰胺等)。

自組裝多肽水凝膠是多肽分子之間通過氫鍵、靜電相互作用、疏水相互作用等非共價(jià)鍵自發(fā)完成組裝，形成孔隙均勻的，含水豐富的三維框架材料。水凝膠材料是完美的細(xì)胞培養(yǎng)材料，可促進(jìn)細(xì)胞遷移、刺激細(xì)胞再生等，有極其廣泛的醫(yī)用價(jià)值：例如可以加速傷口愈合；內(nèi)科、外科、口腔等手術(shù)后的止血；促進(jìn)軟骨組織、硬骨組織、神經(jīng)細(xì)胞組織的再生；牙齦組織的修復(fù)和再生以及燒傷、凍傷皮膚組織的再生等。皮膚細(xì)胞的遷移是維持年輕外觀的關(guān)鍵因素，因此可以利用水凝膠的特性開發(fā)新一代美容行業(yè)的應(yīng)用材料和日常皮膚護(hù)理材料，可用于整容等美容手術(shù)后的皮膚修復(fù)和再生，加速皮膚表層的細(xì)胞更新，保持皮膚的光澤和彈性。

多肽水凝膠是一種采用天然氨基酸合成的多肽。多肽在一定濃度的鹽離子中可自發(fā)組裝成納米纖維，在生理?xiàng)l件下進(jìn)一步交聯(lián)，形成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠。

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，多肽水凝膠主要用于細(xì)胞3d培養(yǎng)，細(xì)胞3d培養(yǎng)是指將具有三維結(jié)構(gòu)的不同載體與不同種類的細(xì)胞在體外共同培養(yǎng)，使細(xì)胞能夠在載體的三維立體空間結(jié)構(gòu)中遷移、生長，構(gòu)成三維的細(xì)胞-載體復(fù)合物。三維培養(yǎng)結(jié)構(gòu)作為體外無細(xì)胞系統(tǒng)及單層細(xì)胞系統(tǒng)的研究與組織器官及整體研究的橋梁，顯示了它既能保留體內(nèi)細(xì)胞微環(huán)境的物質(zhì)及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，又能展現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)的直觀性及條件可控性的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的單層細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，由于細(xì)胞在體外改變的環(huán)境下增生逐漸喪失了原有的性狀，在很多情況下所得到的研究結(jié)果和體內(nèi)的情況不符合。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)又不具備直觀性和可控性。3d細(xì)胞培養(yǎng)既具有二維培養(yǎng)的直觀性和條件可控性，又可模擬細(xì)胞在體內(nèi)的生長狀態(tài)。多 肽水凝膠在細(xì)胞3d培養(yǎng)中的應(yīng)用到目前為止是最為廣泛的。但目前尚沒有多肽水凝膠應(yīng)用于臨床人工硬腦膜材料中的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的第一方面技術(shù)問題是提供一種納米自組裝水凝膠在人工硬腦膜材料中的用途。

本發(fā)明一優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的納米自組裝水凝膠為多肽自組裝水凝膠；優(yōu)選地所述的納米自組裝水凝膠為rada16-1多肽水溶液或其鹽的衍生物水溶液，rada16-1氨基酸序列為:ac-(rada)4-nh2。

所述的納米自組裝水凝膠為多肽水溶液或其鹽的衍生物水溶液，且其濃度為0.1w/v％-50w/v％質(zhì)量體積濃度；優(yōu)選為0.1w/v％-10w/v％質(zhì)量體積濃度；更優(yōu)選為0.1w/v％-2w/v％質(zhì)量體積濃度；更優(yōu)選為1w/v％質(zhì)量體積濃度。

所述的自組裝多肽水凝膠為rada16-1多肽在一定濃度的鹽離子或在人體組織液中自發(fā)組裝成納米纖維，進(jìn)一步交聯(lián)形成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠。

本發(fā)明的第二方面是提供一種人工硬腦膜，其包含納米自組裝水凝膠

本發(fā)明一優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的納米自組裝水凝膠為多肽自組裝水凝膠；優(yōu)選地所述的納米自組裝水凝膠為rada16-1多肽水溶液或其鹽的衍生物水溶液，rada16-1氨基酸序列為:ac-(rada)4-nh2。

所述的納米自組裝水凝膠為多肽水溶液或其鹽的衍生物水溶液，且其濃度為0.1w/v％-50w/v％質(zhì)量體積濃度；優(yōu)選為0.1w/v％-10w/v％質(zhì)量體積濃度；更優(yōu)選為0.1w/v％-2w/v％質(zhì)量體積濃度；更優(yōu)選為1w/v％質(zhì)量體積濃度。

所述的自組裝多肽水凝膠為rada16-1多肽在一定濃度的鹽離子或在人體組織液中自發(fā)組裝成納米纖維，進(jìn)一步交聯(lián)形成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠。

rada是張曙光教授等在1993年發(fā)現(xiàn)的一種可以自我組裝的離子互補(bǔ)型多肽，并用其合成了水凝膠。rada中的rada16-1是目前最常用的自組裝多肽，其氨基酸序列為:ac-(rada)4-nh2，可形成β折疊，通過自組裝形成納米纖維，進(jìn)一步形成支架水凝膠，含水量可超過99.5％。

自組裝肽段rada16-1是一種離子互補(bǔ)肽，含有16個(gè)氨基酸，分子長度大約為5nm，其 組成出現(xiàn)極性和非極性氨基酸殘基交替；側(cè)鏈分為兩部分，一個(gè)為極性的，另一個(gè)為非極性的；內(nèi)部的非極性殘基通過疏水作用形成分子間的相互作用，帶正、負(fù)電荷的殘基通過離子互補(bǔ)鍵在分子間也形成相互作用，從而最終自組裝形成納米纖維。

多肽水凝膠的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

(1)該多肽可通過人工設(shè)計(jì)、合成而獲得；

(2)多肽序列本身來源于自然界，與生物體作用無免疫反應(yīng)和毒副作用；

(3)通過多肽序列上的氨基或竣基，很容易對(duì)多肽序列進(jìn)行修飾與修改；

(4)具備非常好的表面活性和生物相容性；

(5)易于被生物降解，且降解后產(chǎn)物是氨基酸單體，非但無毒，而且還可以作為生物體的營養(yǎng)物質(zhì)。

本發(fā)明用于手術(shù)中的納米自組裝水凝膠為多肽水溶液，優(yōu)選為1％(w/v)質(zhì)量體積濃度，成分明確，無動(dòng)物異源蛋白與病原體，可有效避免不確定成分對(duì)細(xì)胞的影響和損害；納米自組裝水凝膠在體內(nèi)可自然降解成氨基酸，對(duì)細(xì)胞生長無毒無害，具有極好的生物相容性；納米自組裝水凝膠外觀呈透明狀，易于對(duì)細(xì)胞生長狀態(tài)進(jìn)行觀察與研究，且操作方便。

水凝膠在人工硬腦膜中的應(yīng)用：

顱腦外傷、顱腦腫瘤等手術(shù)后常常造成不規(guī)則的腦創(chuàng)面，同時(shí)由于腦水腫或者自身硬腦膜缺損的原因，手術(shù)結(jié)束時(shí)需要人工硬腦膜將腦創(chuàng)面覆蓋，目前的人工硬腦膜對(duì)于覆蓋規(guī)則的腦創(chuàng)面基本能達(dá)到臨床的要求，但是在不規(guī)則腦創(chuàng)面上的應(yīng)用效果還不太理想，主要是由于現(xiàn)有的人工硬腦膜的組織貼敷性能不佳。本發(fā)明則利用水凝膠組織相容性好、對(duì)神經(jīng)組織刺激性小、不粘連、可吸收、尤其是塑形好的特性，將水凝膠噴散在不規(guī)則的腦創(chuàng)面上能夠完全貼敷和覆蓋，從而發(fā)揮保護(hù)腦組織和防止局部粘連的作用，水凝膠的這種特性尤其適合應(yīng)用在顱腦外傷手術(shù)中的腦創(chuàng)面覆蓋和硬腦膜的修復(fù)。

附圖說明

圖1為多肽水凝膠原子力顯微鏡拍攝的納米纖維結(jié)構(gòu)圖。

圖2為多肽rada16-1的原子結(jié)構(gòu)圖。

圖3a顯示沒有植入人工硬腦膜的顱腦創(chuàng)傷手術(shù)后腦創(chuàng)傷表面發(fā)生嚴(yán)重粘連；圖3b顯示植入人工硬腦膜的顱腦創(chuàng)傷手術(shù)后腦創(chuàng)傷表面光整，腦皮層與皮下組織間無明顯粘連。

圖4a顯示人工硬腦膜修補(bǔ)硬腦膜缺損示意圖；圖4b顯示顱腦外科手術(shù)中人工硬腦膜修補(bǔ)硬腦膜缺損。

圖5為明膠海綿處理組的兔顳葉示意圖，圖5a顯示在硬腦膜缺損區(qū)形成一層不規(guī)則的膜樣組織；圖5b顯示新生的膜樣組織與顳葉皮層間粘連明顯，而且顳葉表面高低不等、外觀不規(guī)則，皮層沒有修復(fù)不佳。

圖6水凝膠處理組的兔顳葉示意圖，圖6a顯示在顳葉表面的硬腦膜缺損區(qū)形成了一層膠樣保護(hù)膜；圖6b顯示切開膠樣保護(hù)膜后發(fā)現(xiàn)顳葉與膠樣保護(hù)膜之間沒有粘連，分界清楚，容易分離；圖6c顯示顳葉表面光滑修復(fù)完好。

具體實(shí)施方式：

為進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

聚酯纖維滌綸棉(購于北京佰仁醫(yī)療科技有限公司)；rada16-1多肽水凝膠粉劑(上海淘普生物科技有限公司合成)；新西蘭大白兔(上海交通大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心)。

rada16-1多肽水凝膠粉劑由上海淘普生物科技有限公司合成，10mg/管，純度99.9％。

使用時(shí)按照0.1％-10％(w/v)的多肽和90％-99.9％(w/v)的水組成進(jìn)行制備，優(yōu)選地由0.1％-1％(w/v)的多肽和90％-99.9％(w/v)的水組成進(jìn)行制備；更優(yōu)選地由1％(w/v)的多肽和99％(w/v)的水組成進(jìn)行制備。

實(shí)施例1

準(zhǔn)確稱量1mg的rada16-1多肽水凝膠粉劑，將其倒入無菌管中，用移液槍吸取1ml滅菌水，輕輕混勻備用，即得到0.1％的多肽水凝膠。

實(shí)施例2

準(zhǔn)確稱量10mg的rada16-1多肽水凝膠粉劑，將其倒入無菌管中，用移液槍吸取1ml滅菌水，輕輕混勻備用，即得到1％的多肽水凝膠。

實(shí)施例3納米自組裝水凝膠在人工硬腦膜材料中的用途

顱腦創(chuàng)傷的治療方法是打開腦組織清除血腫、修復(fù)硬腦膜缺損，但手術(shù)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)腦表面挫傷滲血、硬腦膜缺損無法縫合，為手術(shù)的順利進(jìn)行造成障礙，如圖3a、3b所示。

為了解決上述問題，現(xiàn)多采用腦硬膜來進(jìn)行覆蓋或縫合，如圖4a、4b所示。這種硬腦膜的修復(fù)雖然可以起到隔離、防止粘連的作用，但還存在多種不足：塑形性不夠；貼敷性不夠；異物(不吸收、吸水后增厚)；無止血作用；無促進(jìn)神經(jīng)功能修復(fù)作用。

將上述按照最優(yōu)選方式制備的自組裝多肽水凝膠制作成液態(tài)的人工硬腦膜，將其噴散在腦表面，既能止血、自我組裝覆蓋創(chuàng)面，又可促進(jìn)神經(jīng)功能的修復(fù)，使用也較為方便。需要具有塑形性好、貼敷性好、可吸收、置入后不增厚、有止血作用、有促進(jìn)神經(jīng)功能修復(fù)作用、使用方便的特點(diǎn)。

實(shí)施例4新西蘭大白兔顳葉損傷模型：

1、取健康新西蘭大白兔一只，稱重(重量3kg左右)，用10％水合氯醛(5ml/kg)腹腔注射麻醉，顳部備皮，準(zhǔn)備手術(shù)器械。

2、大白兔側(cè)臥于操作臺(tái)上，固定。消毒、鋪巾，顳部作一直切口，暴露顱骨。牙科鉆磨除顳骨，骨窗直徑約1cm。切開硬膜，運(yùn)用注射器針頭挫傷腦皮質(zhì)并電凝止血。對(duì)照組加入明膠海綿，實(shí)驗(yàn)組則在損傷表面涂上水凝膠?？p合皮膚。

二、顳葉損傷動(dòng)物取材：

1、灌注：將需取材動(dòng)物用10％水合氯醛(5ml/kg)腹腔注射麻醉；

2、取材：原切口切開皮膚、肌層，顯露骨窗，沿骨窗將顳骨完全打開，暴露雙側(cè)顳葉，觀察損傷處顳葉，將損傷處及其周圍0.5cm處正常顳葉切取送病理。

三、試驗(yàn)結(jié)果

該實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，其中1號(hào)兔為對(duì)照組，2、3、4號(hào)兔為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

1號(hào)兔，皮層損傷加明膠海綿：開顱后發(fā)現(xiàn)圓形損傷創(chuàng)口，直徑約1cm，表層組織覆蓋，并整體與腦組織(腦膜)粘連。剝離取創(chuàng)口和以下組織腦組織，剝離前結(jié)果如圖5所示。

2號(hào)兔，皮層損傷加水凝膠：開顱后發(fā)現(xiàn)圓形損傷創(chuàng)口，直徑約0.5cm，表層組織覆蓋，整體與腦組織(腦膜)無粘連，創(chuàng)口下方腦組織表面光滑，顏色微黃(擬水凝膠)。剝離取創(chuàng)口和以下組織腦組織，剝離前結(jié)果如圖6a所示。

3號(hào)兔，皮層損傷加水凝膠：開顱后發(fā)現(xiàn)圓形損傷創(chuàng)口，直徑約0.4cm，表層組織覆蓋，整體與腦組織(腦膜)無粘連，創(chuàng)口下方腦組織表面光滑，顏色微黃(擬水凝膠)。剝離取創(chuàng)口和以下組織腦組織，剝離前結(jié)果如圖6b所示。

4號(hào)兔：皮層損傷加水凝膠：開顱后發(fā)現(xiàn)圓形損傷創(chuàng)口，直徑約0.4cm，表層組織覆蓋， 整體與腦組織(腦膜)無粘連，創(chuàng)口下方腦組織表面光滑，顏色微黃(擬水凝膠)。剝離取創(chuàng)口和以下組織腦組織，剝離前結(jié)果如圖6c所示。