分區(qū)域含有定向軸突的組織工程脊髓的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001]本發(fā)明涉及一種用于修復(fù)脊髓損傷的組織工程脊髓，尤其是按照不同區(qū)域含有上行或下行軸突的組織工程脊髓。
【背景技術(shù)】
:
[0002]神經(jīng)細胞/神經(jīng)元屬于永久性細胞，缺乏再生能力，因此脊髓損傷，尤其是脊髓橫斷傷的病人難以自行恢復(fù)正常的脊髓功能。在脊髓損傷修復(fù)研究領(lǐng)域，人們嘗試構(gòu)建人工脊髓支架材料并復(fù)合神經(jīng)營養(yǎng)因子及種子細胞來修復(fù)脊髓損傷，其基本原理是:移植的人工支架材料能為脊髓修復(fù)相關(guān)的細胞提供適宜的生長環(huán)境，促進支架材料內(nèi)種子細胞(關(guān)鍵是神經(jīng)細胞)的生長分化及宿主脊髓斷端神經(jīng)元軸突的再生，以類似中繼站的作用將宿主損傷平面上下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重新連接起來。
[0003]神經(jīng)元是一種極化的細胞，形態(tài)上主要由胞體(包括樹突)和由胞體發(fā)出的一根長軸突組成。正常情況下脊髓內(nèi)的神經(jīng)傳導(dǎo)通路要經(jīng)歷一次到數(shù)次神經(jīng)元換元，換元時，上位神經(jīng)元的軸突與下位神經(jīng)元的胞體或樹突相連，換元后的神經(jīng)元軸突與換元前的神經(jīng)元軸突在方向上保持一致。
[0004]然而，經(jīng)查閱各類與脊髓損傷修復(fù)有關(guān)的人工支架材料的專利及文獻報道，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存的支架材料即便是分區(qū)式組織工程脊髓也只是在上、下行神經(jīng)纖維束的分布區(qū)域設(shè)置了縱向?qū)Ч?，而無法控制導(dǎo)管內(nèi)神經(jīng)細胞所發(fā)出軸突的方向，即縱向?qū)Ч軆?nèi)的神經(jīng)細胞會向上或向下隨機的長出軸突。如導(dǎo)管內(nèi)神經(jīng)細胞所發(fā)出的向上生長的軸突可能與宿主下行神經(jīng)細胞軸突相連，而這種連接方式是不能行使其正常功能的。并且由于種植的神經(jīng)細胞在整個立體支架材料中均勻分布，這會導(dǎo)致上、下行神經(jīng)傳導(dǎo)通路在支架材料內(nèi)多次換元并發(fā)生軸突方向性錯誤匹配，使神經(jīng)信號不能有效的傳導(dǎo)，修復(fù)效果大打折扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0005]為了克服現(xiàn)有組織工程脊髓中神經(jīng)細胞軸突在生長方向上的隨機性和神經(jīng)細胞換元次數(shù)過多的不足，本發(fā)明提供了一種新型的組織工程脊髓，該組織工程脊髓能按區(qū)域控制神經(jīng)細胞所發(fā)出軸突的方向，且能大大減少材料中神經(jīng)細胞換元次數(shù)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:將支架材料按照軸突走向劃分出上行區(qū)域和下行區(qū)域。下行區(qū)內(nèi)神經(jīng)細胞將被種植在支架材料的上端，軸突上行區(qū)內(nèi)的神經(jīng)細胞將被種植在支架材料的下端。同時我們會在與細胞相對的材料另一端置入緩釋軸突導(dǎo)向因子(例如FGF-2、FGF-8、netrin-l等)的材料，誘導(dǎo)神經(jīng)細胞發(fā)出的軸突朝著軸突導(dǎo)向因子所在的方向生長。體外培養(yǎng)一段時間，待神經(jīng)細胞在支架材料內(nèi)定向長出一定長度的軸突后，我們再將這種含有定向軸突的支架材料移植到脊髓損傷的生物體內(nèi)。當(dāng)宿主神經(jīng)細胞軸突長入我們的支架材料內(nèi)，無需經(jīng)歷長距離的生長即可與位于材料上端或下端的神經(jīng)細胞胞體或樹突建立連接，材料內(nèi)換元后的神經(jīng)細胞會以同向性軸突與宿主下級神經(jīng)胞體或樹突建立連接。由此我們能有效的將上、下行神經(jīng)通路按照原本的方向重新聯(lián)通，達到修復(fù)脊髓損傷的目的。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:模擬生理狀態(tài)神經(jīng)傳導(dǎo)通路的方向性，并以較少的神經(jīng)細胞換元次數(shù)完成橫斷脊髓的連接修復(fù)。從而保證移植的組織工程材料與宿主脊髓整合后神經(jīng)信號傳遞的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，促進脊髓功能的恢復(fù)。
【附圖說明】
:
[0008]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0009]圖1是本發(fā)明的單個縱向?qū)Ч芗捌鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)模式圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的一個實施例的橫截面模式圖。
[0011]圖3是圖2的I—I剖視圖。
【具體實施方式】
:
[0012]在圖1中，神經(jīng)細胞⑴被種植在導(dǎo)管⑷的一端，含軸突導(dǎo)向因子的材料⑶存在于導(dǎo)管⑷的另一端，在體外培養(yǎng)過程中，由胞體⑴發(fā)出的軸突⑵會向著軸突導(dǎo)向因子存在的方向定向生長。為保證軸突導(dǎo)向因子在導(dǎo)管內(nèi)形成向胞體端遞減的濃度梯度，含軸突導(dǎo)向因子的材料(3)最好選擇緩釋材料(本實施例中我們選擇明膠海綿)。
[0013]在圖2所示實施例中，組織工程脊髓支架材料按照對應(yīng)的脊髓節(jié)段標(biāo)出灰質(zhì)的范圍(9)，而白質(zhì)部分包含上行和下行兩大區(qū)間，其中上行區(qū)和下行區(qū)可按照需要被進一步細分，在本實施例中，我們將上行區(qū)進一步劃分為模擬薄束楔束的后上行區(qū)(5)以及模擬脊髓丘腦束的側(cè)上行區(qū)￠)，而下行區(qū)被進一步劃分為模擬皮質(zhì)脊髓前束的前下行區(qū)(8)和模擬皮質(zhì)脊髓側(cè)束的側(cè)下行區(qū)(8)。
[0014]圖3所示的實施例展示了圖2的1-1剖視圖，后上行區(qū)(5)和前下行區(qū)⑶內(nèi)包含許多縱向?qū)Ч?16)，我們首先將神經(jīng)細胞平鋪在薄層的凝膠狀物質(zhì)(matrigel)上培養(yǎng)，待細胞貼附穩(wěn)定后，將含有單層神經(jīng)細胞的matrigel層(12)輕輕取下，覆蓋填塞在后上行區(qū)(5)的底部，同時將含有軸突導(dǎo)向因子的明膠海綿層(10)覆蓋填塞在后上行區(qū)(5)的頂部。而在前下行區(qū)(8)，含有單層神經(jīng)細胞的matrigel層(13)覆蓋填塞在其頂部，含有軸突導(dǎo)向因子的明膠海綿層(11)覆蓋填塞在其底部。將支架材料側(cè)向靜置于培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間(4-7天)，位于后上行區(qū)(5)底部的神經(jīng)細胞向上長出軸突(14)，而前下行區(qū)(8)頂部的神經(jīng)細胞向下長出軸突。
【主權(quán)項】
1.一種分區(qū)域組織工程脊髓，由生物相容性支架材料、細胞因子和種植在支架材料中的種子細胞構(gòu)成，并劃分為白質(zhì)與灰質(zhì)區(qū)，在白質(zhì)區(qū)內(nèi)按照上行纖維束和下行纖維束的形態(tài)范圍設(shè)置縱向?qū)Ч堋Ｆ涮卣魇?上行區(qū)和下行區(qū)縱向?qū)Ч軆?nèi)包含由神經(jīng)細胞所發(fā)出的定向軸突。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織工程脊髓，其特征是上行區(qū)的神經(jīng)細胞集中于導(dǎo)管的底部，吸附有軸突導(dǎo)向因子的材料置于導(dǎo)管的頂部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織工程脊髓，其特征是下行區(qū)的神經(jīng)細胞集中于導(dǎo)管的頂部，吸附有軸突導(dǎo)向因子的材料置于導(dǎo)管的底部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織工程脊髓，其特征是材料上、下行區(qū)內(nèi)的神經(jīng)細胞呈單層排布。
【專利摘要】一種分區(qū)域含有定向軸突的組織工程脊髓，能按區(qū)域控制支架材料內(nèi)神經(jīng)細胞所發(fā)出軸突的方向，且能大大減少支架材料中神經(jīng)細胞換元次數(shù)。上行區(qū)內(nèi)的神經(jīng)細胞呈單層分布于支架材料的底部，吸附有軸突導(dǎo)向因子的物質(zhì)置于支架材料的頂部；下行區(qū)內(nèi)的神經(jīng)細胞呈單層分布于支架材料的頂部，吸附有軸突導(dǎo)向因子的物質(zhì)置于導(dǎo)管的底部。經(jīng)培養(yǎng)，上行區(qū)的神經(jīng)細胞會向上長出軸突，而下行區(qū)的神經(jīng)細胞會向下長出軸突。因此本發(fā)明可以模擬生理狀態(tài)神經(jīng)傳導(dǎo)通路的方向性，并以較少的神經(jīng)元換元次數(shù)完成橫斷脊髓的連接修復(fù)。從而保證移植的組織工程脊髓與宿主脊髓整合后神經(jīng)信號傳遞的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，促進脊髓功能的恢復(fù)。
【IPC分類】A61L27/50, A61L27/54, A61L27/22, A61L27/38
【公開號】CN105709278
【申請?zhí)枴緾N201510224166
【發(fā)明人】周晗
【申請人】周晗