[發明專利]一種組織工程化心肌補片及其制備和應用

有效

• 申請號: 201711146739.3
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN109793934B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 孫廣煒;劉洋;張英;趙姍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: A61L27/40
• 分類號: A61L27/40;A61L27/38;A61L27/50;A61L27/20;A61L27/22
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種組織工程化心肌補片，其特征在于此心肌補片由多種天然高分子材料制備的基底膜以及基底膜上的多層細胞所構成，具有與心肌組織相似的組成、結構及功能。本發明還提供上述組織工程化心肌補片的制備方法。本發明操作簡單，成本低，所制備的組織工程化心肌補片生物活性高，強度好，可貼附在心臟受損部位，促進受損心肌組織的修復。本發明克服了已有技術的缺陷，在再生醫學領域中將發揮重要作用。

技術領域

本發明涉及再生醫學領域，特別涉及一種組織工程化心肌補片及其制備和應用。

背景技術

現有的溶栓藥物與介入手術療法盡管可以改善心肌梗死患者的癥狀，但卻無法逆轉壞死心肌。對于嚴重的心肌梗死患者，器官移植是根本治療手段，但由于移植供體的缺乏與免疫排斥問題，嚴重限制了器官移植的開展。盡管一些臨床研究證實常規細胞注射方法能夠改善患者心功能，但是存在細胞存留量少、細胞活率低以及心律失常等問題。心肌補片是通過組織工程手段制備的片狀的工程化心臟組織，它具有細胞片層結構，能夠提高植入后細胞的存留量和存活率，因此越來越受到重視。不同的構建方法可以制備不同特點的心肌補片，其功能和特性也各不相同，對治療效果有很大影響。目前研究比較廣泛的是日本Teruo Okano團隊發明的無載體細胞片層制備方法，即利用溫敏材料聚異丙基丙烯酰胺在37℃呈疏水性，在20℃時材料轉變為親水性這一原理，將溫敏材料鋪在培養皿底部并在其上種植種子細胞，細胞經一段時間培養并建立好細胞間連接后，通過降低溫度(20℃)使得細胞片逐漸與培養皿底部分離。然而他們所制備的細胞片層是依靠細胞之間的連接構成的，培養時間長，且細胞層厚度受限，力學強度低，因此移植前的培養時間較長，移植時細胞片層缺乏支撐，操作困難。與無載體細胞片層相比，有載體細胞片層是使用支架材料作為補片的基底層，一方面可顯著提高細胞片層的厚度和力學強度，增加移植手術的可操作性，另一方面支架材料的特性可以影響心肌組織微環境及細胞片層的活性和功能。目前心肌補片基底層主要包括聚丙烯晴、聚己內酯等人造高分子基底層，以及膠原、殼聚糖、蠶絲蛋白等一種或兩種天然高分子所構建的基底層，其成分、結構及功能與體內細胞外基質差距很大，缺乏足夠的生物活性。另外，目前復合有單細胞層的心肌補片已經得到了應用，取得了廣泛認可，但是單細胞層尚未形成微組織，缺乏足夠的生物學功能，治療效果還是很有限。

為了改善現有心肌補片基底層與體內細胞外基質相差較大以及單細胞層生物功能受限的問題，本發明提出了一種新型的組織工程化心肌補片及其制備方法。本發明提出的心肌補片由仿細胞外基質的基底膜以及基底膜上的多層細胞構成，是與體內心肌組織更加相似的微型心肌組織，具有更高的生物學活性和更好的力學強度，且植入操作更方便，能夠顯著提高治療效果。因此，本發明克服了已有技術的缺陷，在心肌修復領域中將發揮重要作用。

發明內容

本發明公開了一種組織工程化心肌補片，此心肌補片由多種天然高分子材料制備的基底膜以及基底膜上的多層細胞所構成；

所述天然高分子材料為分子量為5000-300000kDa的殼聚糖、分子量為1000000-4000000kDa的透明質酸或膠凍強度為大于100Bloom g的明膠中的一種或兩種以上，所述多層細胞為心肌細胞、成肌細胞、內皮細胞、成纖維細胞的一種或兩種以上，所述細胞包括干細胞向心肌細胞誘導分化獲得的細胞。此心肌補片由多種天然高分子材料制備的基底膜以及基底膜上的多層細胞所構成，具有與心肌組織相似的組成、結構及功能。

本發明的組織工程化心肌補片通過以下具體技術方案予以制備：(1)制備含有殼聚糖、透明質酸及明膠的成膠水溶液，之后加入交聯劑進行交聯反應，獲得凝膠膜，再經過中和、清洗及干燥后即得到基底膜；(2)在基底膜上接種細胞并培養，形成第一層細胞層；(3)在第一層細胞層之上加入細胞粘附劑，之后接種細胞并培養，形成第二層細胞層；(4)在第二層細胞層上再加入細胞粘附劑，接種細胞并培養，形成第三層細胞層；(5)以此類推，可制備具有1-10層細胞層的心肌補片。

所述殼聚糖的分子量為5000-300000kDa，其在成膠水溶液中的濃度為1-10％(w/v,g/ml)；