TWI480071B

TWI480071B - 具有三維方向性之奈米纖維細胞導管及其無毒之製備方法與應用

Info

Publication number: TWI480071B
Application number: TW102122622A
Authority: TW
Inventors: Yu Hsun Nien; Chien Ju Lu
Original assignee: Univ Nat Yunlin Sci & Tech
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2015-04-11
Also published as: TW201500065A

Description

具有三維方向性之奈米纖維細胞導管及其無毒之製備方法與應用

本發明係關於一種製備具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之方法，尤指一種以無毒溶劑製備具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之方法；本發明更關於一種以前述方法所得之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，尤指一種具有生物相容性與生物降解性之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管；本發明更關於一種前述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之用途；本發明更關於一種製備雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之方法，尤指一種以無毒溶劑製備雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之方法；本發明更關於一種以前述方法所得之雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，尤指一種具有生物相容性與生物降解性之雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管；本發明更關於一種前述之雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之用途。

外科治療之器官或組織移植手術中，由於供應者短缺、供應區的併發症或二次手術感染等原因，因此，現有技術利用生物相容性(biocompatibility)與生物降解性(biodegradability)高分子材料製備仿生替代物(bionic substituent)，或作為一種替代支架(scaffold)以修復受損的器官或組織。

現有技術中常用於製備組織工程支架的加工技術有包含溶液澆鑄法(solution-casting method)、相分離法(phase separation methods)、氣體成型法、乳化冷凍乾燥法、靜電紡絲纖維法以及自組裝等，但其中選用的溶劑多是具有高度腐蝕與危險性，像是三氟乙酸(trifluoroacetic acid,TFA)、三氯甲烷(chloroform)、二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)、二氯甲烷(dichloromethane)等。在加工的過程中，操作人長期暴露於高濃度有毒有機溶劑環境中，不但威脅操作人員的健康，也造成環境汙染；且若製備過程中未將前述溶劑去除乾淨，將所製得的產品應用於組織工程可能引起傷口周圍組織發炎及其併發症；據此，現有技術之用於製備組織工程支架之加工技術無法兼顧符合現今保護環境的需求以及人類身體健康。

有鑒於現有技術組織工程材料之製備過程中，高度腐蝕與危險性的有毒有機溶劑造成人體健康的威脅及污染環境之缺點，故本發明提供一種以無毒溶劑製備具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之方法，不但可大幅降低對人體健康及環境之威脅，亦可利用所得之具有方向性排列的奈米纖維以增加本身的強度，且可導引細胞黏附與增生，而具有修復組織及促進器官再生之功效。

為達上述目的，本發明提供一種具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之製備方法，其包括：齊備一具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液，該具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液包含有一天然高分子、一可溶解天然高分子之溶劑以及一基質，其中以具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液的總重量為基礎，該天然高分子之含量係介於1wt%至6wt%，該基質之含量係介於5wt%至19wt%，以及該溶劑之含量係介於75wt%至94wt%；以及，將該具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液進行紡絲，以獲得該具有三維方向性之奈米纖維細胞導管。

依據本發明，本發明所述之天然高分子係指從自然界中之物質萃取提煉或是由生物分解而得之聚合物，諸如幾丁質係由殼類動物的甲殼或昆蟲的外骨骼中取得。

較佳的，所述之該天然高分子係選自下列所構成之群組：膠原蛋白(collagen)、褐藻酸鹽(alginate)、透明質酸(hyaluronic acid)、明膠(gelatin)、幾丁質(chitin)、幾丁聚醣(chitosan)以及其等之組合。

較佳的，所述之可溶解天然高分子之溶劑係指任何可溶解前述之天然高分子之溶劑，包括，但不限於冰醋酸水溶液、醋酸、甲酸及丙酮。

較佳的，所述之該基質係選自下列所構成之群組：聚酯類高分子、聚乙二醇(polyethylene oxide，PEO)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、聚乙酸乙烯酯(polyvinyl acetate，PVAC)、聚醚酮[poly(etherketone)，PEK]以及其等之組合。

依據本發明，本發明所述之聚酯類高分子係指任何主鏈上含有酯基官能基團且具生物相容性與生物降解性之高分子。

較佳的，該聚酯類高分子係選自下列所構成之群組：聚乙醇酸(polyglycolic acid，PGA)、聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚羥基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates，PHA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA]、聚環內酯(poly cyclic lactone)以及其等之組合。

依據本發明，所述之聚羥基脂肪酸酯包括，但不限於聚羥基丁酸酯(polyhydroxybutyrate，PHB)及聚羥基丁酯戊酯(polyhydroxyvalerate，PHBV)。

依據本發明，所述之聚環內酯包括，但不限於聚己內酯[poly(ε-caprolactone)，PCL]及新戊內酯(pivalolactone，PVL)。

較佳的，所述之該基質包括聚酯類高分子、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯與聚醚酮，該聚酯類高分子與聚乙二醇之重量比係介於1：5至5：1之間，該聚酯類高分子與聚乙烯醇之重量比係介於1：5至5：1之間，該聚酯類高分子與聚乙酸乙烯酯之重量比係介於1：5至5：1之間。

更佳的，所述之該基質之聚酯類高分子係聚己內酯，且聚己內酯與聚乙二醇之重量比係3：2；天然高分子係幾丁聚醣，且幾丁聚醣佔總高分子含量之10.45wt%。

依據本發明，「總高分子含量」如此處所述係指天然高分子及基質之高分子之總含量；以前述幾丁聚醣佔總高分子含量之10.45wt%為例，即幾丁聚醣(天然高分子)除以幾丁聚醣(天然高分子)與聚己內酯及聚乙二醇(基質之高分子)所得之百分比。

較佳的，所述之將該具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液進行紡絲之步驟包括將該具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液進行靜電紡絲(electrospinning)，該靜電紡絲之流速係每分鐘0.001毫升(ml/min)至0.2ml/min，收集距離係5公分(cm)至30cm，高壓電係5千伏特(kV)至30kV，環境溫度係27℃至33℃，以及滾輪轉速係介於每分鐘500轉(revolutions per minute,rpm)至3000轉。

本發明更提供一種如前述方法所製得之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，該具有三維方向性之奈米纖維細胞導管係由複數纖維排列而成，該等纖維之直徑係介於100奈米(nm)至1微米(μm)之間，且該等纖維之成分係由高分子所組成，該具有三維方向性之奈米纖維細胞導管具有表面積大且纖維之間有許多相互交連的空隙，可幫助於細胞黏附及生長。

依據本發明，「高分子」於此處所指係具有生物相容性與生物降解性之高分子，且該高分子係任何對生物體無害且又可分解性之聚合物；所述之對生物體無害係指健康的細胞在其聚合物中可以分化生長成病患所需之組織或器官，並具有修復、改善組織功能之功效；可分解性係指利用任何方式(包括，但不限於：光照、微生物等)使聚合物產生化學鍵斷裂或是產生原子團的轉移，因而使聚合物的化學結構被破壞而成為鏈段較小的化合物，並成為一種對人體及環境友善之材料。

較佳的，所述之高分子係選自下列所構成之群組：聚酯類高分子、天然高分子、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及聚醚酮。

更佳的，所述之聚酯類高分子選自下列所構成之群組：聚乙醇酸、聚乳酸、聚羥基脂肪酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚環內酯以及其等之組合；天然高分子係選自下列所構成之群組：膠原蛋白、褐藻酸鹽、透明質酸、明膠、幾丁質、幾丁聚醣以及其等之組合。

較佳的，所述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之每100條複數纖維中，具方向性之複數纖維條數達90%以上。

依據本發明，「具方向性之複數纖維條數」於此處係指將每100條纖維座落在XY平面上為一計量單位，並以該100條纖維沿伸之方向定為Y軸方向，量測該100條纖維各別與X軸之夾角角度θ，並計算該100條纖維之θ角度介於70°至110°的纖維條數。

本發明又提供一種如前述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之用途，該具有三維方向性之奈米纖維細胞導管係用於傷口敷料、神經或血管之導引支架，以進行創傷部位的修復與再生，並可暫時取代或永久性的替代組織。

本發明再提供一種雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之製備方法，其包括：齊備一高分子混合溶液，其包含有一溶劑以及一溶於溶劑之基質，其中以高分子混合溶液的總重量為基礎，該基質之含量係介於10wt%至40wt%，以及該溶劑之含量係介於60wt%至90wt%；將該高分子混合溶液進行紡絲，以獲得一高分子奈米纖維；以及，將該高分子奈米纖維與前述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管相疊合，以形成該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管。

依據本發明，「雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管」如此處所指係將前述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管做為內層，並將高分子奈米纖維覆蓋於具有三維方向性之奈米纖維細胞導管上，且作為具有三維方向性之奈米纖維細胞導管的外層，以形成該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管結構。

較佳的，所述之溶劑包括，但不限於冰醋酸水溶液、醋酸、甲酸及丙酮。

較佳的，所述之基質係選自下列所構成之群組：聚乙二醇(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)、聚醚酮(PEK)、聚酯類高分子以及其等之組合。

較佳的，所述之聚酯類高分子係選自下列所構成之群組：聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚環內酯以及其等之組合。

更佳的，所述之聚羥基脂肪酸酯包括，但不限於聚羥基丁酸酯(PHB)及聚羥基丁酯戊酯(PHBV)。

更佳的，所述之聚環內酯包括，但不限於聚己內酯(PCL)及新戊內酯(PVL)。

更佳的，所述之基質之聚酯類高分子係聚已內酯，聚己內酯與聚乙二醇之重量比係3：2。

較佳的，所述之將該高分子混合溶液進行紡絲之步驟包括將該高分子混合溶液進行靜電紡絲，該靜電紡絲之流速係介於0.001ml/min至0.2ml/min，收集距離係5cm至30cm，高壓電係5kV至30kV，環境溫度係27℃至33℃，以及滾輪轉速係介於500rpm至3000rpm。

本發明再提供一種如前述之製備方法所製得之雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管係由複數纖維排列而成，且該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之拉伸強度介於9兆帕(MPa)至18MPa。

本發明更提供一種如前述之雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之用途，該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管係用於傷口敷料、神經或血管之導引支架。

本發明所提供之製備方法皆係使用無毒溶劑，無毒溶劑對人體無健康威脅且對環境友善。此外，本發明之三維方向性奈米纖維細胞導管之主要成分實質上係由生物相容性與生物降解性高分子所組成，故供應用人體生理環境並無排斥性現象產生，並可於人體中經代謝而被分解，因此無需進行二次手術，並可避免造成病患的二次病痛。且當本發明之具有三維方向性奈米纖維細胞導管或雙層並具有三維方向性奈米纖維細胞導管用於組織工程時，皆可提供周圍神經、血管支架或韌帶組織等導引方向，並使所述之細胞遷移、增強定向組織再生以及提供較佳的拉伸強度。

圖1是本發明之較佳實施例之奈米纖維細胞導管之掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)圖。

圖2是本發明之較佳實施例之奈米纖維細胞導管之影像圖。

圖3A是本發明之較佳實施例之奈米纖維細胞導管之掃描電子顯微鏡圖。

圖3B是本發明之較佳實施例之奈米纖維細胞導管之掃描電子顯微鏡圖。

圖4A是本發明之較佳實施例之圖3A以Image J軟體進行統計分析之長條圖。

圖4B是本發明之較佳實施例之圖3B以Image J軟體進行統計分析之長條圖。

圖5是本發明之較佳實施例之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之細胞增殖活性之長條圖。

圖6A是本發明之較佳實施例之細胞貼附於具有三維方向性之奈米纖維細胞導管第0天之掃描電子顯微鏡圖。

圖6B是本發明之較佳實施例之細胞貼附於具有三維方向性之奈米纖維細胞導管第1天之掃描電子顯微鏡圖。

圖6C是本發明之較佳實施例之細胞貼附於具有三維方向性之奈米纖維細胞導管第3天之掃描電子顯微鏡圖。

本發明藉由下述的實施例作為例示說明，將使得本發明之範疇與技術特徵更為清楚，但不應視為侷限本發明之範圍之限制。

材料與方法：聚己內酯[poly(ε-caprolactone)，PCL]：數量平均分子量為介於10,000至80,000之間，熔點介於57℃至64℃之間，並購自於美國Scientific polymer products公司。

聚乙二醇(polyethylene oxide，PEO)：黏度平均分子量為介於100,000至8,000,000之間，並購自於美國Sigma Aldrich公司。

幾丁聚醣(chitosan，CS)：重量平均分子量為介於100,000至300,000之間，並購自於中國Acros organics公司。

冰醋酸：濃度為99.7%，並購自於美國J.T.Baker公司。

微量泵：型號為Fusion 200(美國)。

高壓電源供應器：輸出電壓：0.001仟伏特(kV)至30kV，型號為SM3030-24P1R(台灣)。

不鏽鋼針：外徑：0.41毫米(mm)，內徑0.72mm，長度：5.08公分(cm)。

鐵氟龍管：內徑1.58mm。

收集滾筒：不銹鋼製。

實施例1 製備生物相容性與生物降解性高分子溶液

將重量比為3：2之聚己內酯及聚乙二醇加入至濃度為99.7%之冰醋酸溶液中，且該聚己內酯及聚乙二醇之總重係為6g，並以磁石攪拌器均勻攪拌至該聚己內酯以及聚乙二醇完全溶解於該冰醋酸溶液中，以得到一聚合物混合液，其中以該聚合物混合液之總重為基準，該聚己內酯以及聚乙二醇係為30重量百分比(wt%)。

將0.7g之幾丁聚醣溶於冰醋酸與純水比例為3：1的冰醋酸水溶液中，以得到一天然高分子溶液，將該天然高分子溶液與前述之聚合物混合液混合均勻，以獲得該具有生物相容性與生物降解性之高分子溶液。

實施例2 將生物相容性與生物降解性高分子溶液進行靜電紡絲

本實施例使用之靜電紡絲設備係包含一溶液供給系統、一與該溶液供給系統電連接之高壓電源供應器以及一與該溶液供給系統相距一間距之接地的收集滾筒，其中溶液供給系統包含一微量泵、一與該微量泵連接之注射器、一與該注射器連接之鐵氟龍管以及一與該鐵氟龍管連接之不鏽鋼針。該高壓電源供應器係包含一電線，該電線係與該不鏽鋼針連接。該接地的收集滾筒與溶液供給系統之間距係可調整的。

進行靜電紡絲之流程：打開微量泵使注射器吸取實施例1所獲得之具有生物相容性與生物降解性之高分子溶液，使得具有生物相容性與生物降解性之高分子溶液自不鏽鋼針流出的速度為0.021mL/min，將該高壓電源供應器之電壓設定為18kV，該接地的收集滾筒與該不鏽鋼針之針頭的距離係介於10公分至15公分之間，該收集滾筒之轉速分別係500rpm(樣本1)及1,600rpm(樣本2)，靜電紡絲之溫度係介於27℃至33℃之間，靜電紡絲歷經之時間係280分鐘。

於前述之靜電紡絲的過程中，該可溶解天然高分子之溶劑(冰醋酸)會揮發，基質(聚己內酯及聚乙二醇)以及天然高分子(幾丁聚醣)會混合並形成複數細長的纖維並附著於收集滾輪之表面，且該等纖維經由方向性排列編織，進而得到具有奈米纖維細胞導管。其中將樣本2以掃描電子顯微鏡觀察，如圖1所示，該奈米纖維細胞導管之纖維的直徑係介於100nm至1μm之間，且如圖2所示，該奈米纖維細胞導管之管壁厚度係為0.01mm。

實施例3 測試奈米纖維細胞導管之方向性

將實施例2所得之奈米纖維細胞導管(樣本1及樣本2)以掃描電子顯微鏡觀察，如圖3A所示，由轉速500rpm所得之奈米纖維細胞導管(樣本1)不具方向性；如圖3B所示，由轉速1,600rpm所得之奈米纖維細胞導管(樣本2)大多具有方向性。

並將圖3A與圖3B以Image J軟體進行統計分析，如圖4A所示，由轉速500rpm所得之奈米纖維細胞導管(樣本1)之複數纖維不具特定排列；由轉速1,600rpm所得之奈米纖維細胞導管(樣本2)之複數纖維之排列角度係介於70度至110度之間，且大部分係呈90°之排列角度，即為本發明所述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管。該具有三維方向性之奈米纖維細胞導管可用於組織工程中，並提供導引方向使細胞遷移且增強定向組織再生(諸如周圍神經、血管支架與韌帶組織)。

實施例4 測試具有三維方向性之奈米纖維細胞導管對於細胞增殖之影響

本實施例係將四唑鹽(tetrazolium salts)添加至細胞培養基中，因活細胞內的脫氫酵素具有代謝活性，可使四唑鹽結構改變並改變其顏色，所以當細胞數目增加時，脫氫酵素的活性亦增加，即可藉由酵素連結免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)於吸光波長為490nm分析吸光值與活細胞數目多寡，以藉由測試細胞增殖與否以檢測具有三維方向性之奈米纖維細胞導管是否具有細胞毒性。

首先於24 well中墊入塑膠投影片，隔絕細胞盤之底部，再加入5×10⁴ cells/well的纖維母細胞(3T3)，並藉由ELISA reader讀取吸光值觀察細胞活性及具有三維方向性之奈米纖維細胞導管是否具有細胞毒性，其中係以細胞培養盤作為控制組。

如圖5所示，每天(第0天至第3天)測量具有三維方向性之奈米纖維細胞導管所得之吸光值皆有顯著的增加(p<0.05)，顯示細胞貼附於實施例2之樣本2所得之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之活性良好，且實施例2所得之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管對於細胞無毒性。

實施例5 測試具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之細胞附著性

本實施例如實施例4所述，將纖維母細胞(3T3 cell)；進行細胞培養三天後，分別於第0天、第1天、第2天以及第3天之時間點下取出具有細胞貼附之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，並利用2.5wt%戊二醛浸泡具有細胞貼附之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管以進行固定細胞，再分別以不同濃度梯度之酒精(30wt%、50wt%、70wt%、80wt%、90wt%、95wt%或100wt%)對於所述之具有細胞貼附之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管依序進行脫水、抽真空及鍍白金，並使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察細胞於具有三維方向性之奈米纖維細胞導管上之生長情況。

如圖6A至圖6C所示，當細胞培養天數越久，細胞越可完全貼附於具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，且細胞具有依據具有三維方向性之奈米纖維細胞導管延伸方向生長之趨勢。

實施例6 製備雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管

在生醫領域中，組織工程支架的機械強度是必要探討的問題之一，不論在手術過程亦或是組織再生過程，其支架必須要有一定的機械強度，才能進行植入、使組織再生的功能。

本實施例係以實施例1所述之製備方法：基質含量為30wt%，且將基質所含之聚己內酯與聚乙二醇之重量比為3：2，並將基質溶於冰醋酸溶液，以製備一含有聚己內酯與聚乙二醇之高分子混合溶液，再將該高分子混合溶液以實施例2所述之靜電紡絲方法製備獲得一含有聚己內酯與聚乙二醇之高分子奈米纖維，並以該含有聚己內酯與聚乙二醇之高分子奈米纖維與具有三維方向性之奈米纖維細胞導管相疊合，並作為具有三維方向性之奈米纖維細胞導管的外層(具有三維方向性之奈米纖維細胞導管作為內層)，以形成一雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，進以改善具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之拉伸強度。

實施例7 測試雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之抗拉強度

本實施例係將實施例6所得之雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管裁成長條狀，並於乾燥、潤濕狀態下進行測試，並以Cooper等人(2011,Carbohydr.Polym.)製備的奈米纖維細胞導管作為控制組。

表1可得知，雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管在乾燥條件下之拉伸強度係14.29±3.79MPa，其拉伸強度管較控制組之奈米纖維強度高約4.41倍。

於濕潤條件下，濕潤的雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管的抗拉強度為10.22±1.14MPa，與控制組相比，濕潤的雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管的抗拉強度較控制組高2.87倍，顯示濕潤的、雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管亦有助提升抗拉強度，這表示雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管可應用於組織工程並促使組織再生，諸如作為神經導管或修復周圍組織再生。

Claims

一種具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之製備方法，其包括：齊備一具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液，該具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液更包含有一天然高分子、一可溶解天然高分子之溶劑以及一基質，其中以具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液的總重量為基礎，該天然高分子之含量係介於1wt%至6wt%，該基質之含量係介於5wt%至19wt%，以及該溶劑之含量係介於75wt%至94wt%；以及，將該具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液進行紡絲，其中滾輪轉速係介於每分鐘1600轉(revolutions per minute,rpm)至3000rpm，以獲得該具有三維方向性之奈米纖維細胞導管；其中該三維方向性之奈米纖維細胞導管係由具方向性之複數纖維所組成，且90%以上具方向性之複數纖維的排列角度介於70度至110度之間。
如請求項1所述之製備方法，其中天然高分子係選自下列所構成之群組：膠原蛋白(collagen)、褐藻酸鹽(alginate)、透明質酸(hyaluronic acid)、明膠(gelatin)、幾丁質(chitin)、幾丁聚醣(chitosan)以及其等之組合。
如請求項1所述之製備方法，其中可溶解天然高分子之溶劑係冰醋酸水溶液、醋酸或甲酸。
如請求項1所述之製備方法，其中基質係選自下列所構成之群組：聚酯類高分子、聚乙二醇(polyethylene oxide， PEO)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、聚乙酸乙烯酯(polyvinyl acetate，PVAC)、聚醚酮[poly(etherketone)，PEK]以及其等之組合。
如請求項4所述之製備方法，其中聚酯類高分子係選自下列所構成之群組：聚乙醇酸(polyglycolic acid，PGA)、聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚羥基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates，PHA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA]、聚環內酯(poly cyclic lactone)以及其等之組合。
如請求項5所述之製備方法，其中聚羥基脂肪酸酯係聚羥基丁酸酯(polyhydroxybutyrate，PHB)或聚羥基丁酯戊酯(polyhydroxyvalerate，PHBV)。
如請求項5所述之製備方法，其中聚環內酯係聚己內酯[poly(ε-caprolactone)，PCL]或新戊內酯(pivalolactone，PVL)。
如請求項4至7任一項所述之製備方法，其中基質包括聚酯類高分子、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯與聚醚酮，該聚酯類高分子與聚乙二醇之重量比係介於1：5至5：1之間，該聚酯類高分子與聚乙烯醇之重量比係介於1：5至5：1之間，該聚酯類高分子與聚乙酸乙烯酯之重量比係介於1：5至5：1之間，該聚酯類高分子與聚醚酮之重量比係介於1：5至5：1之間。
如請求項4至7任一項所述之製備方法，其中基質包括聚酯類高分子與聚乙二醇，且聚酯類高分子係聚己內酯，且聚己內酯與聚乙二醇之重量比係3：2，且幾丁聚醣佔總高分子之含量係10.45wt%。
如請求項1所述之製備方法，其中將該具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液進行紡絲之步驟包括將該具有生物相容性及生物降解性之高分子溶液進行靜電紡絲，該紡絲之流速係每分鐘0.001毫升(ml/min)至0.2ml/min，收集距離係5公分(cm)至30cm，高壓電係5千伏特(kV)至30kV，以及環境溫度係27℃至33℃。
一種如請求項1至10任一項所述之製備方法所製得之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，該具有三維方向性之奈米纖維細胞導管係由複數纖維排列而成，該等纖維之直徑係介於100奈米(nm)至1微米(μm)之間，且該等纖維之成分係由高分子所組成，其中該三維方向性之奈米纖維細胞導管90%以上具方向性之複數纖維的排列角度介於70度至110度之間。
如請求項11所述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，其中高分子係選自下列所構成之群組：聚酯類高分子、天然高分子、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯及聚醚酮。
如請求項12所述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，其中聚酯類高分子選自下列所構成之群組：聚乙醇酸、聚乳酸、聚羥基脂肪酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚環內酯以及其等之組合；天然高分子係選自下列所構成之群組：膠原蛋白、褐藻酸鹽、透明質酸、明膠、幾丁質、幾丁聚醣以及其等之組合。
一種如請求項11至13任一項所述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之用途，該具有三維方向性之奈米纖維細胞導管係用於傷口敷料、神經或血管之導引支架。
一種雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之製備方法，其包括：齊備一高分子混合溶液，其包含有一溶劑以及一溶於溶劑之基質，其中以高分子混合溶液的總重量為基礎，該基質之含量係介於10wt%至40wt%，以及該溶劑之含量係介於60wt%至90wt%；將該高分子混合溶液進行紡絲，其中滾輪轉速係介於每分鐘1600轉(revolutions per minute,rpm)至3000rpm，以獲得一高分子奈米纖維；其中該三維方向性之奈米纖維細胞導管係由具方向性之複數纖維所組成，且90%以上具方向性之複數纖維的排列角度介於70度至110度之間；以及，將該高分子奈米纖維與請求項11至13所述之具有三維方向性之奈米纖維細胞導管相疊合，以形成該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管。
如請求項15所述之製備方法，其中溶劑係冰醋酸水溶液、醋酸或甲酸。
如請求項15所述之製備方法，其中基質係選自下列所構成之群組：聚乙二醇(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)、聚醚酮(PEK)、聚酯類高分子以及其等之組合。
如請求項15所述之製備方法，其中聚酯類高分子係選自下列所構成之群組：聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚環內酯以及其等之組合。
如請求項18所述之製備方法，其中聚羥基脂肪酸酯係聚羥基丁酸酯(PHB)或聚羥基丁酯戊酯(PHBV)。
如請求項18所述之製備方法，其中聚環內酯係聚己內酯(PCL)或新戊內酯(PVL)。
如請求項15至20任一項所述之製備方法，其中基質包括聚酯類高分子、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯與聚醚酮，該聚酯類高分子與聚乙二醇之重量比係介於1：5至5：1之間，該聚酯類高分子與聚乙烯醇之重量比係介於1：5至5：1之間，該聚酯類高分子與聚乙酸乙烯酯之重量比係介於1：5至5：1之間，該聚酯類高分子與聚醚酮之重量比係介於1：5至5：1之間。
如請求項15至20任一項所述之製備方法，其中基質包括聚酯類高分子與聚乙二醇，且聚酯類高分子係聚己內酯，且聚己內酯與聚乙二醇之重量比係3：2。
如請求項15所述之製備方法，其中將該高分子混合溶液進行紡絲之步驟包括將該高分子混合溶液進行靜電紡絲，該靜電紡絲之流速係介於0.001ml/min至0.2ml/min，收集距離係5cm至30cm，高壓電係5kV至30kV，環境溫度係27℃至33℃。
一種如請求項15至23任一項所述之製備方法所製得之雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管，該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管係由複數纖維排列而成，且該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之拉伸強度介於9兆帕(MPa)至18MPa。
一種如請求項24所述之雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管之用途，該雙層並具有三維方向性之奈米纖維細胞導管係用於傷口敷料、神經或血管之導引支架。