[發明專利]一種用于細胞培養的復合支架及其制備方法

在審

• 申請號: 201510450562.0
• 申請日: 2015-07-27
• 公開（公告）號: CN106701656A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 崔雪峰;魏搏超;張海礁;孫賀
• 申請（專利權）人: 天津衛凱生物工程有限公司
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00;D04H1/728;D01D5/00;B33Y10/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京布瑞知識產權代理有限公司11505
• 代理人: 張丹

技術領域

本發明涉及用于細胞培養的支架及其制備方法，特別涉及一種靜電紡絲與3D打印技術相結合設計的用于模擬天然細胞外基質結構的三維支架及制備方法。

背景技術

細胞培養工作現已廣泛應用于生物學、醫學、毒理學、新藥研發、生物工程等各個領域，研究和觀察細胞的形態結構和生命活動的技術手段已成為生命研究的一種必要的篩選和預實驗手段。

目前，常規的細胞培養模式包括二維細胞培養，是在細胞培養板如2、4、6、12、24、48、96孔細胞培養板或細胞培養瓶、生物反應器等中進行，細胞在培養基中以一種二維方式單層貼壁生長。然而，多項研究發現在體外二維培養的細胞的基因表達、信號轉導和形態學都可能與在生物體內三維生長的細胞有差異。

近年來，隨著技術發展，建立了多種三維方式的細胞培養方法，以便能夠充分模擬生物體內環境，提供適宜細胞生長的環境。例如納米纖維支架和多孔支架三維培養(多孔磷酸鈣支架，聚乳酸支架，聚乳酸和乙交酯共聚物支架，膠原蛋白支架，海藻酸鈉支架等)，三維水凝膠支架培養(例如中國專利申請CN201110259019.4)，攪拌式、中空纖維、旋轉燒瓶培養等方法。

其中，以靜電紡絲技術獲取的納米纖維支架因其具有極高的比表面積、高孔隙率和相互連通的三維網絡狀結構,能夠更好的模擬天然細胞外基質的結構特點,為種子細胞的生長和增殖提供良好的微環境,因此在生物和醫學領域都具有廣闊的應用前景(例如中國專利申請200480004293.5、CN200710134505.7、CN200910050507.7、CN201110397867.1)。

然而，以靜電紡絲技術制備三維支架材料，由于其是在靜電作用下形成的紡絲膜，其厚度受到一定的限制，形成的紡絲膜較薄(通常為納米或微米級)，在細胞培養時，很難在不變形的情況下將其放到固定的培養容器中，也不利于后期對紡絲膜上的細胞進行鑒定，同時操作不當也會對紡絲膜造成一定程度上的損害。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于細胞培養的支架，能夠模擬天然細胞外基質的結構特點，且克服現有技術中三維支架不易操作、剛性差、易受損的缺陷。

本發明的還一個目的是提供一種制作用于細胞培養的支架的方法。

為了實現本發明的目的，本發明一方面提供了一種用于細胞培養的復合支架，包括支架結構和支撐結構，其中，所述支架結構包括通過靜電紡絲方法制得的納米纖維膜，所述支撐結構包括中部封閉、兩端分別具有端口一和端口二的空腔結構，所述支架結構貼合在所述支撐結構端口一的端面上。

優選的，所述支架結構為具有三維多孔結構的納米纖維膜。

優選的，所述納米纖維的直徑為100～1000nm；更優選為200～600nm。

本發明中，所述支架結構的材料選自以下組中的一種或多種：聚己內酯、聚乳酸、左旋聚乳酸、聚乙醇酸、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚氨酯、聚磷酸酯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚羥基丁酸戊酸酯、聚羥基丁酸己酸酯、聚酯酰胺、聚氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、膠原蛋白、殼聚糖、改性殼聚糖、淀粉、纖維素、改性纖維素、明膠、纖維蛋白、絲素蛋白、透明質酸、海藻酸、硫酸軟骨素、肝素、瓊脂、葡聚糖、褐藻酸；優選為聚己內酯、聚乳酸、左旋聚乳酸、聚乙醇酸、聚乙烯醇、膠原蛋白中的一種或多種；更優選為聚己內酯、聚己內酯-膠原蛋白混合物。

優選的，所述支架結構通過粘接的方式進行貼合。更優選的，通過醫用膠黏劑進行貼合。

本發明中，所述貼合也可通過超聲或熔融焊接的方式進行貼合；所述醫用膠黏劑可為非細胞毒性的聚合物材料，如聚氨酯、天然橡膠、丙烯酸酯、膠原蛋白等，具體可為，α-氰基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、骨水泥、芳香族多甲基丙烯酸聚氨酯等本領域常規醫用膠黏劑，本發明對此不作限定。

優選的，所述支撐結構通過3D打印制作。

本發明中支撐結構也可通過注塑等方式制作。本領域技術人員知曉，3D打印技術(又稱3D快速成型技術或增材制造技術)是指在計 算機控制下，根據物體的計算機輔助設計(CAD)模型或計算機斷層掃描(CT)等數據，通過材料的精確3D堆積，快速制造任意復雜形狀3D物體的新型數字化成型技術。其中，熔融沉積成型(FDM)是采用熱熔噴頭，使得熔融狀態的材料按計算機控制的路徑擠出、沉積，并凝固成型，經過逐層沉積、凝固，最后除去支撐材料，得到所需的三維產品。該技術具有成型產品精度高、表面質量好、成型機結構簡單、無環境污染等優點，可快速、準確、簡便的制作所需形狀和構造的支撐結構。