[發明專利]一種組織工程纖維束結構體及其制備方法

有效

• 申請號: 201110321165.5
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102505184A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 熊卓;黎銘峰;張婷;孫偉;張人佶;林峰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: D01F9/04
• 分類號: D01F9/04;D01F1/10;D01F11/00;D01F8/18;D01F8/02;D01F11/02;D06M16/00;D06M15/15;C12S11/00;D01D5/06;A61L27/20;A61L27/22;A61L27/24
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種組織工程纖維束結構體及其制備方法。

背景技術

20世紀80年代提出的“組織工程(Tissue?Engineering)”(Langer?R，VacantiJ?P.Tissue?engineering.Science，1993，260(5110)：920-926.)，旨在體外構建細胞和材料的三維結構體，通過適當的培養和訓練后發展成具有和天然組織類似結構和初步功能的可移植替代物。近年來，組織工程一直是國內外研究的熱點，發展迅速并取得了諸多成果，其主要產品集中在骨組織工程和皮膚組織工程等少數幾個領域。目前的組織工程結構體體外構建已涉及多種方法，如水凝膠模鑄、電紡絲、細胞打印、細胞三維受控組裝等，但同時存在著明顯的問題，這些方法構建的結構體有效厚度(即細胞存活層厚度)一般只能達到100-150μm，結構體內部的細胞存活率低，難以實現大塊組織的構建。究其原因，主要是未能構建具有天然組織類似的血管網絡結構。對于一些具有特殊結構的組織(如肌腱組織、心肌組織和神經組織等)，其體外構建過程也有特殊的要求。

為了突破組織工程面臨的困難，以仿生的路線設計與構建具有類似天然組織形態和功能的結構體，是一個必然的趨勢。以心肌組織工程為例，美國Harald等人(Ott?HC，Matthiesen?T?S，Goh?S?K，et?al.Perfusion-decellularized?matrix：usingnature’s?platform?to?engineer?a?bioartificial?heart.Nature?Medicine，2008，14(2)：213-221.)在2008年利用天然去細胞的細胞外基質(Extracellular?Matrix，簡稱ECM)支架成功重構了大鼠心臟，初步實現一致跳動和泵血功能。該研究表明，天然組織的細胞外基質具有很好的結構和生物學特性，為組織工程支架的研究提供了啟發。進一步地，組織工程心肌結構體和其他組織工程結構體的體外構建中，除了細胞成分的仿生之外，還有支架的結構和仿血管網絡結構的構建等，其中的難點可概括為細胞的有效種植、氧與營養物質的有效輸送和組織生成的良好誘導。

1)細胞的有效種植。傳統的組織工程遵循“細胞-支架復合”的“自上而下(Top-down)”構建思路，即先成形支架，再把細胞種植到支架上。但是，當支架尺寸和復雜度提高到一定程度時，細胞復合的難度將大大增加，細胞難以長入支架內部，細胞密度和分布均勻性難以控制。尤其是對于心肌細胞等終末分化細胞，由于不能進一步增殖分化，細胞初始種植密度將決定了結構體的細胞密度。細胞三維受控組裝技術(Wang?X?H，Yan?Y?N，Zhang?R?J.Rapid?prototyping?as?a?tool?for?manufacturingbioartificial?livers.Trends?in?Biotechnology，2007，25(11)：505-513.)遵循“支架-細胞”一體化構建的思路，將細胞直接混合在材料之中一起成形，其特點是可以保證細胞密度和分布的均勻性，并且可以實現多種細胞的共同組裝和定點排布。但是，由于細胞參與到成形的過程之中，成形過程和成形環境可能會對細胞產生損傷；另一方面，成形后細胞嵌在材料內部，僅依靠有限的滲透作用，氧與營養物質的供給也很難達到內部細胞存活的需求，因此這一工藝有待進一步的改進與優化。