[發(fā)明專利]滾筒式收集制備三維貫通類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)支架的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610026442.2
• 申請日: 2016-01-16
• 公開（公告）號: CN105664262B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡慶夕;李帥;劉媛媛;孫元劭;李瑜;劉嫦娥
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: A61L27/52
• 分類號: A61L27/52;A61L27/38;A61L27/22;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發(fā)明公開了滾筒式收集制備三維貫通類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)支架的方法。該方法在熱熔擠出水溶性材料的基礎(chǔ)上，采用滾筒收集的方式來形成預(yù)制的三維實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，再用水凝膠材料進(jìn)行包埋，成型完畢后放入水中，去除三維實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，在水凝膠內(nèi)部形成三維貫通的類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明打破了傳統(tǒng)的層與層之間連接的三維思路，利用圓柱形滾筒的特點(diǎn)，在圓柱面上接收水溶性材料構(gòu)建出擠出后本身就具有三維結(jié)構(gòu)的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種滾筒式收集制備三維貫通類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)支架的構(gòu)建方法，屬于組織工程支架的制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

骨缺損一直是人類面臨的主要健康問題之一，隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，針對骨組織修復(fù)的不同類型骨組織支架不斷涌現(xiàn)。但骨組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在構(gòu)建功能性骨組織支架方面還存在很大的問題，其中最重要的課題就是解決組織工程支架缺血壞死的問題。

近年來，以3D打印技術(shù)為核心的生物制造，為快速直接地構(gòu)建生命結(jié)構(gòu)體的宏觀幾何形狀提供了技術(shù)基礎(chǔ)。骨組織血管化對于組織內(nèi)細(xì)胞的營養(yǎng)供給、氣體交換、代謝物排出、生長因子傳遞有著極其重要的意義。目前在組織工程與臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域主要是通過認(rèn)為構(gòu)建含有微通道的預(yù)制血管化網(wǎng)絡(luò)來促進(jìn)組織內(nèi)血管生長、物質(zhì)的傳輸。這其中就有采用增材制造的方法，通過單根中空水凝膠纖維的擠出來搭接具有一定層高的貫通支架。但是中空纖維的擠出是連續(xù)的，雖然纖維一直是貫通的，但是支架層與層之間還沒能形成上下貫通的結(jié)構(gòu)。另外還有采用犧牲材料預(yù)先搭接血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，再用具有生物相容性的材料進(jìn)行包埋也是廣泛采用的方法之一，根據(jù)外界溫度、介質(zhì)等環(huán)境條件的改變來去除預(yù)先搭接的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，這樣就形成了含有貫通結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的血管化支架。但是不管是哪種方法還沒能徹底解決三維網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，目前主要停留在二維片層貫通網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

針對此問題，為了構(gòu)建出三維貫通的類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明在熱熔擠出水溶性材料的基礎(chǔ)上，采用滾筒收集的方式來形成預(yù)制的三維實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，再用水凝膠材料進(jìn)行包埋，成型完畢后放入液體中，去除三維實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，在水凝膠內(nèi)部形成三維貫通的類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明打破了傳統(tǒng)的層與層之間連接的三維思路，利用圓柱形滾筒的特點(diǎn)，在圓柱面上接收水溶性材料構(gòu)建出沉積后本身就具有三維結(jié)構(gòu)的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種滾筒式收集制備三維貫通類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)支架的方法，定位于組織工程血管化問題的解決，實(shí)現(xiàn)人工組織內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和代謝物的排除，減小人工組織在體內(nèi)出現(xiàn)壞死的現(xiàn)象。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思如下：

設(shè)計(jì)出一套獨(dú)特的材料擠出和收集裝置，以創(chuàng)建三維實(shí)體網(wǎng)絡(luò)。該組件包括：水溶性PVA(聚乙烯醇)絲材(1-1)、齒輪(1-2)、滾輪(1-3)、加熱模塊(1-4)、擠出噴頭(1-5)、收集滾筒(1-6)，以及接收的三維實(shí)體結(jié)構(gòu)(1-7)，如圖1。其特征在于：水溶性材料PVA通過齒輪向下供給；PVA經(jīng)過加熱模塊的高溫加熱后通過噴頭擠出；收集滾筒具有三個(gè)自由度，左右的移動和旋轉(zhuǎn)，以便在滾筒表面不同位置沉積熱熔擠出的PVA；滾筒可根據(jù)不同需求設(shè)計(jì)成不同形狀，如圖2和圖3所示。

具有三維貫通類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，其制備原理如圖1和圖4：PVA絲材經(jīng)過噴頭加熱后，通過一定直徑的噴頭擠出到旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的滾筒上(如圖1)，沉積成所需的三維結(jié)構(gòu)(如圖2-3)，從滾筒上取下三維實(shí)體結(jié)構(gòu)，放置到容器中并灌注水凝膠材料(如圖4)，待常溫靜置一段時(shí)間后，從容器中取出水凝膠塊，對其進(jìn)行剪切，露出三維實(shí)體的頭部和尾部，然后放入盛有液體的容器中溶解被水凝膠包裹的三維PVA實(shí)體，待其完全溶解后即可得到4-4(帶有三維貫通結(jié)構(gòu)的類血管結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò))。