[發(fā)明專利]中空水凝膠纖維的制備及構建分支血管單元的方法

有效

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• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104939946B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 胡慶夕;李帥;劉媛媛;李瑜;孫元劭;梁剛
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A61F2/06
• 分類號: A61F2/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發(fā)明涉及一種動物體組織血管化的構建方法，特別是涉及一種利用生物組織纖維制造血管結構的方法，應用于生物制造技術領域。

背景技術

大段骨缺損一直是威脅人類生命健康的醫(yī)學難題，隨著骨組織工程技術的發(fā)展，骨組織工程的再生修復有了很大的進展，但是由于骨組織本身結構的復雜性，在構建較大體積組織工程骨方面還存在較多的問題，其中最主要的就是缺血壞死。隨著細胞工程技術和生物制造技術的發(fā)展，越來越多的研究開始嘗試符合生理學要求的大塊組織工程骨，因此血管化的構建是保證大塊組織工程骨生物學功能的關鍵因素。類血管結構網絡的構建是目前在生物制造領域解決血管化問題的有效途徑之一，類血管結構對于組織內細胞的營養(yǎng)供給、氣體交換、生長因子和蛋白質的傳遞以及細胞的新陳代謝有著極其重要的意義。

目前，眾多研究采用海藻酸鈉和氯化鈣進行交聯(lián)來獲得中空水凝膠纖維，以此來獲得類血管的單根管結構，在此基礎上，采用中空水凝膠纖維來搭接中空支架來獲得類血管結構網絡。但此過程是由單根中空纖維從頭到尾搭接完成，并不存在血管分支結構。而在人體骨組織的血管網結構中，是由許多分支血管構成的。因此，此種方法并不能有效的解決血管化問題。

在解決血管化分支問題方面，主要思路是圍繞著在塊狀的水凝膠中留出分支血管的通路，以此來獲得分支血管結構。所采用的方法與模具的方法較類似，先將分支血管的結構制作出來，接著采用水凝膠進行涂覆或者填充，之后再根據消失模原理將分支血管的結構進行溶解，此時就會在水凝膠塊中形成分支血管的通道。此種方法雖然能夠獲得分支血管結構，但其過程較為復雜，所采用的材料較多，依賴于消失模的完全溶解；另外，其對細胞活性影響較大。因此，目前對于分支血管結構的構建問題的技術解決方案還不夠理想。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種中空水凝膠纖維的制備及構建分支血管單元的方法，采用中空水凝膠纖維制作類血管網絡結構單元，使得所構建的類血管網絡結構并不是單根血管結構，而是帶有明顯分支結構的類血管結構單元，更好的模擬骨組織和人體組織中的血管結構。

為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種表面未完全交聯(lián)的中空水凝膠纖維的制備方法，采用殼聚糖作為水凝膠纖維基體原料，以三聚磷酸鈉為交聯(lián)劑，分別配制好濃度符合噴射成形條件和進行交聯(lián)反應條件的殼聚糖溶液和三聚磷酸鈉溶液，使用同軸噴頭，在同軸噴頭出口處，外噴頭比內噴頭長，以三聚磷酸鈉為內層相，從內噴頭供料，以殼聚糖為外層相，從外噴頭供料噴出形成空心的殼聚糖管，使從外噴頭輸出的殼聚糖管的內腔中均勻充滿從內噴頭輸出的三聚磷酸鈉，使三聚磷酸鈉由內向外進行擴散，并與殼聚糖管的內腔表面的淺層殼聚糖發(fā)生離子交聯(lián)反應，僅使殼聚糖管內壁形成復合交聯(lián)材料層，而保持殼聚糖管的外層未發(fā)生任何交聯(lián)反應，從而形成表面未完全交聯(lián)的殼聚糖的中空水凝膠纖維。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，采用醫(yī)用針頭制成同軸噴頭，其中內針頭直徑比外針頭直徑小，內針頭長度比外針頭長度長，在出口處外針頭比內針頭長，內外針頭由一個三通閥連接進行組裝，內針頭與三通閥采用過盈配合進行徑向固定，由三通閥上端的臺階進行軸向固定，外針頭直接套在三通閥出口處，在同軸噴頭中，三聚磷酸鈉從內針頭供料，殼聚糖從外針頭供料。

本發(fā)明還提供一種利用本發(fā)明表面未完全交聯(lián)的中空水凝膠纖維的制備方法構建分支血管單元的方法，包括如下步驟：

a.?采用殼聚糖作為水凝膠纖維基體原料，以三聚磷酸鈉為交聯(lián)劑，分別配制好濃度符合噴射成形條件和進行交聯(lián)反應條件的殼聚糖溶液和三聚磷酸鈉溶液，通過同軸噴頭制得表面未完全交聯(lián)的殼聚糖的中空水凝膠纖維，使中空水凝膠纖維的內腔表面形成復合交聯(lián)材料層，并保持殼聚糖管的外層未發(fā)生任何交聯(lián)反應；

b.將在步驟a中制備的未完全交聯(lián)的單根中空水凝膠纖維至少進行一次人字形彎折，使人字形彎折部分重疊，使中空水凝膠纖維部分外壁表面區(qū)域由于中空水凝膠纖維外表面未參與交聯(lián)的殼聚糖而粘附在一起，保留單根中空水凝膠纖維的兩端部始終分開作為兩個分支血管結構部分，或者僅保留單根中空水凝膠纖維的一個端部與人字形彎折重疊部分分開作為一個分支血管結構部分并使單根中空水凝膠纖維的另一個端部空繞回彎后與人字形彎折重疊部分粘附在一起形成另外兩個分支血管結構部分，制成至少具有2個樹杈形分支的中空纖維束，從而形成具有分支血管單元雛形的血管結構化的中空水凝膠纖維；