[發明專利]一種具有多級孔隙結構的彈性雙層管狀組織工程支架及其制備方法

在審

• 申請號: 201810844216.4
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109529122A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 游正偉;雷東
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A61L27/40
• 分類號: A61L27/40;A61L27/56;A61L27/18;A61L27/22;A61L27/24;A61L27/50;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

本發明涉及一種具有多級孔隙結構的彈性雙層管狀組織工程支架及其制備方法，包括納米纖維和4軸3D打印的管狀彈簧支架，納米纖維包覆在支架表面形成雙層結構；多級孔隙結構包括管狀彈簧支架中線條狀材料交織的孔隙、線條材料中均勻分布且相互連通的微孔或者納米孔以及納米纖維沉積、包繞、相互交織而形成的納米孔隙結構。本發明解決了FDM難以直接打印多孔管狀支架的根本問題，所制備的組織工程支架在結構上具有精確可控的多級孔隙結構，方法簡單、快捷、適用于多種生物材料，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于組織工程支架領域，特別涉及一種具有多級孔隙結構的彈性雙層管狀組織工程支架及其制備方法。

背景技術

組織工程作為一個跨學科領域，綜合應用工程學和生命科學的基本原理，涉及到臨床醫學、生物材料學、細胞生物學、生物工程等一系列學科的交叉融合，其目的主要是研究開發用于修復，維持，或改善人體病損組織的具有生理功能的替代物。人體內存在大量管狀結構的組織或器官例如血管、氣管、食道、腸道、尿道等，均在維持人體正常生理活動中起到了重要的作用，這些管狀組織的病變會導致對人體極大的傷害甚至死亡。全球范圍內，心血管疾病是引起死亡的主要因素之一，僅次于癌癥。病因主要是由于冠狀動脈堵塞致使血流不暢，導致心肌組織營養供應不足而發生心肌梗死。氣管、食管因腫瘤、理化等因素致狹窄影響氣管功能而不得不行氣管切除重建，手術切除治療存在超限切除后直接吻合困難等問題。因此當前在臨床上迫切需要大量的管狀支架以作為人工血管進行冠狀動脈搭橋手術，以及人工氣管或人工食管進行缺損部位的替代和吻合。

理想的管狀組織工程支架應該具備適合細胞生長分化的微觀環境；具有開放性、相互連通的微孔結構，以促進細胞營養物質擴散和代謝產物的釋放；具有合適的機械強度和密閉性，以替代管狀組織時所必須的生理功能；具有可控的生物降解性，要求降解速率和組織再生的速率相匹配，組織再生的同時生物支架逐漸降解最終被代謝排出體外。然而目前能夠真正應用于臨床的人工管狀移植物中，絕大部分都是使用滌綸、硅膠、聚四氟乙烯這類惰性高分子材料，主要通過纖維編織方法而制備管狀結構。但是這類移植物缺乏生物活性，作為替代異物被長期植入體內；加工成管狀的方法復雜，需要先制備成纖維再到特殊模具上進行編制成型；對材料的選擇性要求較高，只適用于部分材料。因此，如何開發出一種開放式的方法能夠適用于多樣性的生物材料，并能快速、精確可控的獲得多種尺寸的管狀組織工程支架，是非常有必要的。

3D打印技術(又稱3D快速成型技術或RP)作為一種新型數字化成型技術，通過材料精確堆積的增材制造方式，能快速制造立體結構。在醫療領域中的具備滿足患者個性化定制及精準醫療等優勢，而展現出極大的應用前景。當前3D打印技術基本都是基于噴頭和平臺在X/Y/Z三個方向的運動，在重力作用下材料堆砌成來制造立體結構。這種結構一般具有和病損模型相對應的外形尺寸和多孔結構，在骨科和整形外科方面得到很好的應用。但是由于管狀支架有著薄壁多孔結構的特殊要求，而3D打印的堆砌成型原理使其需要使用支撐結構，導致難以使用擠出成型的3D打印方式直接制備管狀支架。

總的來說，人體管狀器官組織缺損和修復需求量很大，現有的人工管狀移植物大多為惰性長期替代物，缺乏生物活性。材料和支架成型方法是管狀支架制備的兩個關鍵要素，3D打印技術目前在打印薄壁多孔管狀支架上還存在很大的缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有多級孔隙結構的彈性雙層管狀組織工程支架及其制備方法，解決了FDM難以直接打印多孔管狀支架的根本問題。

本發明提供了一種具有多級孔隙結構的彈性雙層管狀組織工程支架，包括納米纖維和4軸3D打印的管狀彈簧支架，納米纖維包覆在支架表面形成雙層結構；多級孔隙結構包括管狀彈簧支架中線條狀材料交織的孔隙、線條材料中均勻分布且相互連通的微孔或者納米孔以及納米纖維沉積、包繞、相互交織而形成的納米孔隙結構。

本發明還提供了一種具有多級孔隙結構的彈性雙層管狀組織工程支架的制備方法，包括：