[發明專利]一種仿天然血管中膜層結構與功能的組織工程支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201210363899.4
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103656758A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 沈紅;吳德成;楊飛;王身國
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: A61L27/54
• 分類號: A61L27/54;A61L27/56;A61L27/18
• 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

本發明涉及一種仿天然血管中膜層結構與功能的組織工程支架及其制備方法。

背景技術

對于血管組織工程而言，生物可降解的支架起著支持并誘導細胞生長和繁衍、規定再生組織形狀和大小，并最終和機體組織結合在一起的作用，與細胞和生長因子一起成為組織工程的三大要素。目前，雖然有許多采用不同材料支架的血管組織工程研究報道，但是這些支架的結構和功能與天然血管的細胞外基質相比差距甚遠，且至今也未見與天然血管有相似結構和功能的組織工程血管支架的報道。

血管壁是由外膜、中膜和內膜所組成，其中的中膜是由高度取向的血管平滑肌細胞層組成，而在這些細胞層里平滑肌細胞和細胞外基質沿圓周取向排列，起著血管所呈現的結構支持作用。因此，要形成與天然血管中膜具有相似結構和功能的組織工程血管，就必須要求支架能提供類似天然血管中膜對平滑肌細胞所提供的仿生結構和微環境，使血管平滑肌細胞和細胞外基質在這樣的支架上沿圓周取向排列，早期能夠保持合成表型，使細胞快速生長和繁衍；而后期能使合成表型的細胞向收縮表型轉換，從而使血管具有生理活性和阻止新內膜的形成。

目前一般采用的仿生方法就是先制備表面呈不同取向角度排列結構的二維支架，然后再將其卷繞成多層的管狀結構，以此得到不同圓形層內具有不同斜度螺旋結構的管形支架。但目前研究報道的均是具有單一微米取向結構或納米結構表面拓撲形貌的聚內酯二維支架。這種單一的表面拓撲形貌支架對于控制血管平滑肌細胞的粘附、生長、空間組織和功能并不很理想。

此外，理想的支架應具備與天然組織相似的能分泌生長因子的功能。所以如果將與中膜再生相關生長因子一起荷載到具有多重表面拓撲形貌的多孔聚內酯類支架上，使它們按一定的時間和濃度釋放以調控血管平滑肌細胞的增殖和分化，就有望成為具有天然血管壁中血管平滑肌細胞的生物化學和物理信號微環境功能的仿生血管支架。

由于聚乙交酯(PLA)、聚丙交酯(PGA)、聚己內酯(PCL)以及它們的共聚物等聚內酯聚合物具有良好的生物相容性、良好的機械性能和可調的降解速率已獲得我國和美國等國家FDA的認證，成為可以應用于制備植入體內的醫療制品。因此用聚內酯類生物降解高分子作為組織工程化血管支架的基材可以兼具安全性和有效性，具有應用前景。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種仿天然血管中膜層結構與功能的組織工程支架及其制備方法。

本發明所提供的組織工程支架是按照包括下述步驟的方法制備得到的：

1)制備載生長因子A的納米顆粒和載生長因子B的納米顆粒；或制備同時載生長因子A和B的納米顆粒；所述納米顆粒為可降解納米顆粒；

2)配制生物可降解聚合物的溶液，并向所述溶液中加入步驟1)制備的載生長因子A的納米顆粒和載生長因子B的納米顆粒或同時載生長因子A和B的納米顆粒，攪拌均勻后澆鑄到刻有平行排列溝槽的模具中，冷凍干燥去除溶劑，得到荷載生長因子A和B且表面具有平行排列的溝槽的膜狀多孔支架；

3)對所述膜狀多孔支架進行表面處理，使支架表面具有納米拓撲結構；

4)在步驟3)處理后的膜狀多孔支架上荷載生長因子C，得到同時荷載生長因子A/B/C、表面既具平行排列微米級溝槽結構、又具納米拓撲結構的多孔結構的膜狀物，即所述仿天然血管中膜層結構與功能的組織工程支架。

上述方法，步驟1)中載生長因子納米顆粒的制備方法具體如下：將納米顆粒浸泡在生長因子A和/或B溶液中一段時間后，離心洗滌并冷凍干燥后，得到載生長因子的納米顆粒，載生長因子A和/或B的納米顆粒中生長因子A或B的質量含量為0.005-2.0％。

所述納米顆粒具體可選自下述任意一種：明膠納米顆粒、膠原納米顆粒和二氧化硅納米顆粒。

所述明膠納米顆粒和膠原納米顆粒的粒徑均為400-1000納米。其由乳液-冷凝法制備，采用的乳化溫度為35-45℃，攪拌速率為4-6千轉/分鐘，乳化時間為2-10分鐘。

所述二氧化硅納米顆粒的粒徑為30-300納米，其由溶膠-凝膠法制備得到。

步驟2)中生物可降解聚合物與載生長因子的納米顆粒質量比為0.8-20。

本發明中所述生長因子A、生長因子B、生長因子C不相同但均為可促進血管中膜再生的生長因子。具體可選自下述任意一種：bFGF、PDGF-BB和TGF-β1。

生長因子溶液的濃度可為50ng/ml-500μg/ml，浸泡時間為5-300分鐘。