[發(fā)明專(zhuān)利]一種復(fù)合細(xì)胞的預(yù)血管化大塊生物骨支架構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710263110.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107412851B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡慶夕;李帥;劉媛媛;孫程艷;沈顯虎;張毅;汪羽;連紅軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61L27/12
• 分類(lèi)號(hào): A61L27/12;A61L27/20;A61L27/22;A61L27/38;A61L27/58;A61L27/50;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合細(xì)胞的預(yù)血管化大塊生物骨支架構(gòu)建方法，用于生物制造領(lǐng)域，采用復(fù)合生物3D打印、電流體動(dòng)力學(xué)直寫(xiě)、減材制造和細(xì)胞組裝技術(shù)在大塊生物骨支架內(nèi)部構(gòu)建功能性預(yù)制血管化網(wǎng)絡(luò)來(lái)促進(jìn)大塊骨缺損的修復(fù)。此方法的關(guān)鍵在于采用可在體內(nèi)講解的生物材料海藻酸鈉作為犧牲材料，并在其中加載內(nèi)皮細(xì)胞，通過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞自身的遷移粘附到預(yù)制血管網(wǎng)絡(luò)表面，與此同時(shí)，海藻酸鈉降解形成預(yù)制血管網(wǎng)絡(luò)；此外，骨支架材料中的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化成成骨細(xì)胞，并與內(nèi)皮細(xì)胞的相互促進(jìn)作用下合成分泌骨基質(zhì)，并礦化，提高骨組織修復(fù)的效率，解決了大塊骨組織修復(fù)的功能性問(wèn)題，對(duì)臨床醫(yī)學(xué)上解決大塊骨組織修復(fù)問(wèn)題具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含細(xì)胞的功能性臨床大塊骨組織修復(fù)的構(gòu)建方法，特別是涉及一種復(fù)合細(xì)胞的預(yù)血管化大塊生物骨支架構(gòu)建方法，應(yīng)用于生物制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高能創(chuàng)傷、骨腫瘤等疾病常導(dǎo)致骨缺損，自體骨移植是治療的最好方法。但自體骨源移植極其有限并增加痛苦，而異體骨移植又存在免疫反應(yīng)和諸多并發(fā)癥等。雖然人體骨骼具有一定的再生和自修復(fù)能力，但較大塊骨缺損修復(fù)（內(nèi)徑5mm）無(wú)法單純依靠骨的自愈能力，因此大塊骨損傷作為臨床常見(jiàn)病仍是尚未解決的世界難題，大量患有大塊骨缺損的病人只能使用假體來(lái)修復(fù)，致使全球每年有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的患者不能得到治愈而落下終生殘疾，人們對(duì)大塊骨缺損修復(fù)的需求日益迫切，渴望得到一種能取代自體同源的大塊骨移植，減少患者的痛苦，真正解決大塊骨源不足的問(wèn)題。

隨著骨組織工程技術(shù)的發(fā)展，骨組織工程的再生修復(fù)有了很大的進(jìn)展，對(duì)于大塊生物骨組織來(lái)講，成骨細(xì)胞很難深入到生物骨支架的中心，而生物骨植入體內(nèi)后的早期營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)源于組織液的滲透和血液的傳輸，最多只能進(jìn)入支架內(nèi)100-300μm，造成支架內(nèi)細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)和氧氣供給都受到限制，導(dǎo)致內(nèi)部細(xì)胞死亡，形成血栓，不能達(dá)到大塊骨缺損修復(fù)的目的。因此，目前面臨的一大難點(diǎn)就是如何保證生物骨支架植入體內(nèi)后能快速并穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)支架內(nèi)部的血液運(yùn)輸通道的重建，解決骨組織修復(fù)和再生的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，以及體內(nèi)新陳代謝產(chǎn)物的運(yùn)輸和排出，即大塊骨組織修復(fù)和再生的血管化問(wèn)題。

目前，眾多研究采用傳統(tǒng)模具、犧牲材料等工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)生物骨支架中預(yù)制血管網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，但這些方法所獲得的預(yù)制血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)尺寸較大，并且單一，不能滿(mǎn)足骨組織血管網(wǎng)絡(luò)的要求，在形狀上也難制出有三維結(jié)構(gòu)的預(yù)制血管網(wǎng)絡(luò)，犧牲材料的使用在一定程度上降低了骨支架的生物相容性。

在生物制造領(lǐng)域，出現(xiàn)基于傳統(tǒng)模具和基于犧牲材料的預(yù)制血管網(wǎng)絡(luò)成形方法，在多尺度結(jié)構(gòu)或材料梯度成形，以及細(xì)胞組裝等方面都存在較大的局限性。因此，單一的工藝方法制備的預(yù)制血管網(wǎng)絡(luò)支架都無(wú)法滿(mǎn)足組織工程對(duì)骨支架多尺度結(jié)構(gòu)和血管化尺寸形狀的要求，更無(wú)法進(jìn)行有效的細(xì)胞組裝試驗(yàn)，有關(guān)增材制造、減材制造、細(xì)胞組裝一體化工藝制備含預(yù)制血管網(wǎng)絡(luò)的骨支架方法還處于起步階段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種復(fù)合細(xì)胞的預(yù)血管化大塊生物骨支架構(gòu)建方法，將增材制造、減材制造與細(xì)胞組裝三種制造工藝相結(jié)合，所采用的方法為復(fù)合生物3D打印含細(xì)胞的骨支架材料、含細(xì)胞的犧牲材料，電流體動(dòng)力學(xué)直寫(xiě)含細(xì)胞的犧牲材料，細(xì)胞可在材料內(nèi)遷移并到達(dá)指定位置，犧牲材料無(wú)需在支架制備初期去除，而是隨著細(xì)胞的遷移，犧牲材料可在骨支架內(nèi)部降解形成含細(xì)胞的預(yù)血管化大塊生物骨支架，具有生物活性，從而更好的模擬人體大塊骨組織中的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行快速修復(fù)。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明的構(gòu)思如下：