[發明專利]三維納米結構化復合支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201080039370.6
• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號: CN102481389A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 詹斯·文吉·尼高;黎·比埃爾;科迪·埃里克·邦杰;弗萊明·貝森巴赫
• 申請（專利權）人: 奧胡斯大學;中日德蘭大區
• 主分類號: A61L27/34
• 分類號: A61L27/34;A61L27/56
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 段迎春

技術領域

本發明涉及用于組織工程的三維復合支架及其制備和使用方法。

背景技術

組織工程是用于修復組織或使組織再生的策略。組織工程中所涉及的細胞培養物還需要三維支架以支撐細胞。具有三維多孔結構的支架在許多組織培養應用中是必要的，這是由于細胞在二維單層細胞培養物中會失去其細胞形態和表型表達。

在組織再生和修復中，三維支架的裝配是一個重要的問題，支架裝配的方式是支架模擬細胞外基質，從而促使細胞生長成功能組織，以及使營養物、代謝物和可溶性因子擴散。

當組織再生時，三維基質的性質可以極大地影響細胞粘附和生長，以及決定終產物的質量。一種優化的支架材料應能促進細胞粘附、細胞增殖、細胞特異表型的表達以及提高細胞的活性。

在許多組織工程應用以及再生性藥物領域中，已經有許多生物材料用作支架材料，其通過與移植細胞相互作用來控制工程化組織的功能和結構。這些材料包括天然物質，例如膠原和海藻酸鹽。一些生物材料已經被證明可以支撐細胞長入(ingrowth)和受損組織的再生，并且沒有免疫排斥現象，這些生物材料還被證明可以通過刺激細胞合成和分泌細胞外基質蛋白來促進重構過程而協助愈合過程。保留在這些生物材料中的細胞外基質也能通過與例如細胞表面受體的特異性相互作用影響干細胞的表型分化。但是，由于這些分離的生物材料在植入和細胞灌注接種期間機械性質不足，限制了這些材料的應用。

高孔隙率的支架通常是受到推薦的，其用于減少植入材料的量并產生較大的表面供細胞黏附。另外，互相連接性(interconnectivity)，即支架中孔隙之間的連接，是非常重要的，這是因為其對于細胞在支架中的移動性以及隨后的營養物和細胞產生的廢物的運輸(擴散和對流)，起著決定性的作用。

Heijkants等人公開(2008)了通過組合使用鹽浸和熱誘導相分離技術，以聚氨酯制備多孔支架的方法。該方法可以獲得具有非常高的孔隙率和交聯性的泡沫材料。該方法一個主要的優點在于許多可變因素，例如孔隙率、孔徑和交聯性，在制備過程中可以單獨地調節而不會出現毒性物質。但是，所得泡沫空隙率的增加卻降低了支架的機械穩定性。

WO2006093778公開了至少部分基于支架層構建的三維制品的實體自由成型制備方法。該方法包括提供支架材料和支撐材料。支撐材料具有泡沫層狀外形。泡沫用于在支架的制備期間支撐支架材料，隨后通過洗滌出去。在該方法的某些實施例中，泡沫不被除去，而被保留在結構中。WO2006093778中說明了將泡沫保留在結構中會導致問題，即其會夾帶空氣并且可能限制細胞的遷移和運動。另外，為了使打印設備能直接在泡沫中打印，泡沫必須是柔韌的，以使打印裝置的噴嘴能浸入泡沫。因此該泡沫不能是在Heijkants等人的論文中公開的聚合物類型。

Mo等人(2006)公開了一種用于血管組織再生的中空PCL-PLGA復合物管狀支架。該支架包括中空的涂敷了PCL的PLGA編織管，這種PLGA編織管通過以PCL二氧六環/水溶液涂敷編織管，然后在相分離后凍干獲得。編織管的這種中空結構使得其對于在制備、插入和使用時的壓縮力非常脆弱。

因此，本發明的目的在于提高三維支架的性質以用于組織工程。具體地，支架具有改善的機械穩定性的將是有利的。更具體地，支架在制備(例如剪切)、插入和使用(例如植入)過程中具有改善的壓縮機械應力將是有利的。而且，改善支架內細胞移動性以及營養物和細胞產生的廢物的運輸將是有利的。

發明概述

本發明的一個目的在于能支撐例如生長和分化的細胞活動的三維生物相容性支架的制備方法。

具體地，本發明的目的在于提供一種能解決現有技術中的上述問題的方法。

因此，本發明一方面涉及能支撐例如生長和細胞分化的細胞活動的三維生物相容性支架的制備方法，所述方法包括：

-提供包括第一生物相容性材料的支撐網格，所述網格為第二生物相容性材料提供機械支撐，所述第一材料包括一種或多種聚合物，所述網格形成開放網狀結構；

-向所述開放網狀結構的大部分中加入溶液，所述溶液包含一種或多種可生物降解的聚合物與兩種或更多種溶劑的混合物；

-除去所述溶劑得到在所述開放網狀結構中的第二生物相容性材料；所述第二生物相容性材料具有相互連接的腔室，在所述第二生物相容性材料中的所述相互連接的腔室使得細胞生長成功能組織，并且使得營養物、代謝物和可溶性因子擴散遍及所述支架；

本發明另一方面涉及能支撐例如生長和細胞分化的細胞活動的三維生物相容性支架的制備方法，所述方法包括：