[實用新型]動態制備異型空腔細菌纖維素材料的裝置

有效

• 申請號: 201020514663.2
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN201809342U
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 洪楓;楊光;楊雪霞
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/34;C12M1/04;C12M1/02;C12P19/04;C12R1/02;C12R1/01;C12R1/41;C12R1/38;C12R1/025;C12R1/05;C12R1/065
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本實用新型屬生物材料生產設備領域，特別是涉及一種動態制備異型空腔細菌纖維素材料的裝置。

背景技術

細菌纖維素(Bacterial?Cellulose，簡稱BC)是一類由微生物產生的純纖維素。細菌纖維素和植物纖維一樣都是由β-D-葡萄糖通過β-1，4-葡萄糖苷鍵結合成的直鏈，直鏈間彼此平行，不呈螺旋構象，無分支結構，又稱為β-1，4-葡聚糖。細菌纖維素由于具有獨特的生物親和性、生物相容性和無過敏反應，以及高的持水性、聚合度、結晶度，良好的三維納米纖維網絡結構、高的張力和強度，尤其是良好的機械韌性，因此在人工血管、組織工程支架、人工皮膚以及治療皮膚損傷等方面具有廣泛的用途，是國際生物醫用材料研究的熱點之一。

目前細菌纖維素材料的制備一股采用常規靜置培養法，獲得的是一張纖維素膜。用常規液體深層槳葉垂直攪拌技術會引起木醋桿菌的變異退化，導致其不再合成纖維素，而目前常用的較少引起菌種退化的動態發酵技術(在氣升式發酵罐中)僅能制備顆粒狀的細菌纖維素材料，由于纖維素可溶于某些化學試劑，因此很早就有人希望將細菌纖維素溶液灌注模具來“鑄造”有形狀的空腔生物材料。然而效果卻并不理想，所獲得的纖維素產品不具有原細菌纖維素的優良特性，這可能是由于它的物理結構被改變而導致性能劣化。由于木醋桿菌合成纖維素是一個耗氧的次級代謝過程，纖維素易形成于空氣與培養液的交界處，因此氧氣是纖維素形成的重要因素。已有的研究表明，只要在靜置發酵液中提供表面透氧性能良好、具有一定形狀的模具，在模具表面就可以形成該形狀的纖維素膜，這樣利用細菌在線發酵制備有形生物醫用材料就成為可能。

首次利用該原理成功制備有形狀的細菌纖維素產品是一個手套形狀的人工皮膚(UK?Patent?12,169,543；White?and?Brown，1989)。該技術是利用能透氧氣的手形微型織造物(microwoven?textiles)作為模具，靜態條件下培養。1990和1991年日本人Yamanaka根據同樣的原理，利用一個能透氧的空腔圓管，如玻璃紙、特富龍、硅膠、陶瓷等制作的模具，通過注入含活細菌的培養液在靜態發酵條件下制備人工血管獲得了成功(EP?Patent0,396,344；JP?Patent?3,272,772)。他以成年雜種狗為實驗對象，將制備好的BC管材料植入到大動脈和頸靜脈血管中，發現雖然在血管縫合處以及BC管內壁有輕微的血栓吸附，但是BC管始終保持良好的通暢度。2001和2003年德國Klemm等人將一個內部是玻璃圓柱而外部是玻璃圓管組成的模具浸入細菌培養液中，通過靜態發酵制備成功小直徑人工血管(1～3mm內徑)(商品名為BASYC)，并經老鼠動物實驗證明該人工血管抗血栓效果很好(WO?Patent?0,161,026，US?Patent?2,003,013,163)。大白鼠沒有經任何抗凝藥物處理，觀察到頸動脈-BC管復合體被結締組織包裹，上面布滿類似血管滋養管的小血管，BC管完全被活體組織包裹沒有任何排斥反應。所有植入的BC管在手術后都保持100％的暢通率，而且沒有血栓凝結或者組織增生的現象。由此可見，中空細菌纖維素管是制備＜6mm人工血管的良好材料。此外，該空腔纖維管還可以作為氣管、輸尿管、軟骨支架、覆蓋神經纖維的護套，以及某些空腔器官的替代物等(WO?Patent?0,161,026；US?Patent?2,003,013,163)。2005年美國和瑞典國際合作小組的Svensson等人報道了以細菌纖維素作為軟骨組織工程支架的實驗結果，并指出效果較好。2006年Backdahl等人通過研究細菌纖維素的機械性能以及與人平滑肌細胞的相互作用指出該材料今后可以用于組織工程血管。以上研究證明了凝膠狀的管狀BC材料以其高的機械強度、大的持水力、十分規則的內表面和極好的生物相容性等特點，在顯微外科手術中作為血管組織替代物具有巨大的應用前景。