[發明專利]一種基于組合模具的復雜器官前體的制備方法

有效

• 申請號: 201110448154.3
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102512261A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王小紅;黃源文
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61F2/00
• 分類號: A61F2/00;A61L27/40;A61L27/18;A61L27/20;A61L27/22;A61L27/24;A61L27/54
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明屬于生物組織和器官的人工制造技術領域，特別涉及利用合成高分子材料、細胞基質材料制備組織器官前體的工藝方法，屬于生物組織工程技術領域。

背景技術

組織工程學是由美國國家科學基金委員會于1987年正式提出和確定的，是應用細胞生物學、生物材料和工程學的原理，研究開發用于修復或改善人體病損組織或器官的結構、功能的生物活性替代物的一門科學。Wolter在1984年正式提出“組織工程”一詞，1987年美國國家科學基金委員會正式確定組織工程學成為一門新學科。

現存的組織工程技術面臨許多困難和限制，組織工程應用研究所取得的成功均是在那些結構與生理功能較為簡單的組織器官如骨骼、軟骨、皮膚。傳統組織工程方法一般先制備結構支架，在進行細胞培養過程中由于上層細胞消耗大部分的氧氣和營養，限制了這些組分向底層擴散，從而限制了細胞向支架深層的遷移等。這種先制備支架，再培養細胞的方法，耗時又費力，細胞在向支架內遷移的過程中很可能就已經變型、老化，達不到及時治療臨床病人的要求。傳統的支架制備技術很難形成具有分支貫通的營養供應通道。同時傳統的組織工程技術不能滿足將不同的細胞在空間準確定位與定點放置，構建復雜組織器官的功能梯度結構的需求。目前心血管系統疾病已成為世界范圍內尤其是發達國家中的第一殺手，臨床的巨大需求是促使血管組織工程技術不斷進步的動力之一。預計到21世紀末，60歲以上的老齡人中，動脈硬化的發病率將高達80％左右。據統計在美國，每年接受血管移植的患者已經超過百萬之多。血管組織工程制造的人造血管組織植入生物體內后，人造血管組織同受體的活組織可有機地整合，促進受損處血管快速、有效地修復。同時，在構建復雜器官時，構建具有復雜分支結構的復雜器官前體也是必須解決的關鍵問題，也是多分支血管支架的重要應用方向。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于組合模具的復雜器官前體的制備方法，旨在前人工作的基礎上，利用分步組合模具/萃取法，實現細胞和支架材料在空間的準確定位，成形帶有復雜多分支的多層結構。利用模具組合、高分子凝固成形等原理實現復雜組織器官的重建，本發明可成形含不同細胞基質材料與合成高分子支架的復雜多分支三維結構，克服了組織工程存在的在三維支架中誘導培養細胞需要時間長、細胞分布不均勻，細胞很難滲入到多分支結構中等缺點。

本發明的技術方案如下：

一種基于組合模具的復雜器官前體的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟進行：

1)將不同天然高分子溶液與不同動物體細胞懸浮液按1～9∶9～1體積比混合制成多種細胞基質溶液；天然高分子溶液的質量百分濃度為1％～30％；

2)預先設計好實心多分支內模具和一組具有不同直徑通道的中間模具，將其中一種中間模具套在實心多分支內模具的外部，將其中一種細胞基質溶液灌注到實心多分支內模具和中間模具之間的縫隙中，采用物理或化學交聯方法，使細胞基質溶液中的天然高分子交聯，去除中間模具，形成穩定的第一層細胞基質層；

3)使用另一種通道直徑比第一種大的中間模具套在第一層細胞基質層的外部，將另一種細胞基質溶液灌注到第一層細胞基質層和第二種中間模具之間的縫隙中，采用物理或化學交聯方法，使細胞基質溶液中的天然高分子交聯，去除中間模具，形成穩定的第二層細胞基質層；

4)重復步驟2)與步驟3)，得到含不同動物體細胞的多層細胞基質層結構；

5)將合成高分子材料溶于有機溶劑中制成質量百分濃度為1％～30％的合成高分子溶液；

6)將預先設計好的外模具套在多層細胞基質層結構外部，將合成高分子溶液灌入多層細胞基質層結構與外模具的縫隙中，用細胞培養液萃取合成高分子溶液中的溶劑，形成外層合成高分子材料層，然后去除外模具與實心多分支內模具，制成多分支及多層結構的復雜組織器官前體。

本發明所述的一種基于組合模具的復雜器官前體的制備方法，其特征在于：在細胞基質溶液中還加入體積百分比為1％～30％的凍存保護劑，所述的凍存保護劑采用甘油、二甲基亞砜、乙二醇和葡聚糖中的一種或兩種材料的混合物。

本發明所述的一種基于組合模具的復雜器官前體的制備方法，其特征在于：在細胞基質溶液中加入體積百分比為0.001％～0.1％細胞生長因子。所述的細胞生長因子采用內皮細胞生長因子、細胞轉移因子或肝細胞生長因子。