[發明專利]無機-有機復合的活細胞支架及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011208524.1
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112426569B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 吳成鐵;馬景閣
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: A61L27/60
• 分類號: A61L27/60;A61L27/38;A61L27/02;A61L27/54;A61L27/52
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;牛彥存

本發明公開無機?有機復合的活細胞支架及其制備方法和應用。所述活細胞支架包括無機?有機復合生物墨水構建形成的支架整體框架以及在所述支架整體框架的三維空間中呈現層狀分布的的多種細胞；所述活細胞支架的上半部分為(A?C)*y的逐層交替排布方式，A為生物墨水，C為支架上層細胞；下半部分為(A?B)*x的逐層交替排布方式，A為生物墨水，B為支架下層細胞；x、y代表交替排布的循環周期，且均為正整數。所述無機?有機復合的活細胞支架能夠模擬含有血管的人體皮膚真皮層的生理結構，促進血管再生以及真皮結構重建進而加快皮膚再生，對皮膚全層損傷和難愈合創面的治療具有潛在應用價值。

技術領域

本發明涉及一種無機-有機復合的活細胞支架及其制備方法和應用，具體涉及一種多細胞分層分布的無機-有機復合生物墨水基的活細胞支架及其制備方法和應用，屬于生物技術領域。

背景技術

在日常生活中燒傷、撕裂傷以及糖尿病性潰瘍等都可能造成深層難愈合皮膚損傷，這種損傷往往伴隨著皮膚血管的嚴重破壞，導致人體難以自愈。目前臨床上的最佳治療手段是自體移植或異體移植，但自體移植常常存在供體來源不足和產生二次傷口的局限性；異體移植則存在免疫排斥反應。基于以上，使用人工方法制備可用于移植的活體皮膚組織替代物已經成為迫切需求。

近年來新興起的生物3D打印技術能夠同時打印材料和細胞，精確控制細胞在三維空間上的分布，實現人工制備三維組織構建體并用于器官再造。因此，生物3D打印技術具有體外直接構建仿皮膚真皮的活體組織的應用潛力。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種無機-有機復合的活細胞支架及其制備方法和應用。所述無機-有機復合的活細胞支架能夠模擬含有血管的人體皮膚真皮層的生理結構，促進血管再生以及真皮結構重建進而加快皮膚再生，對皮膚全層損傷和難愈合創面的治療具有潛在應用價值。

第一方面，本發明提供一種無機-有機復合的活細胞支架。所述活細胞支架包括無機-有機復合生物墨水構建形成的支架整體框架以及在所述支架整體框架的三維空間中呈現層狀分布的的多種細胞；所述活細胞支架的上半部分為(A-C)*y的逐層交替排布方式，A為生物墨水，C為支架上層細胞；下半部分為(A-B)*x的逐層交替排布方式，A為生物墨水，B為支架下層細胞；x、y代表交替排布的循環周期，且均為正整數。

不同于將細胞包裹在水凝膠中進行打印的方式，本發明中采用支架與細胞逐層交替排布方式，在保證細胞逐層緊密粘附于支架的基礎上，使細胞盡可能暴露在水凝膠外部而不是被水凝膠包裹起來，極大地增強了細胞與外界氧氣養料的接觸和代謝廢物的及時排出，并且兩種細胞的相互作用也能夠被顯著加強。因此，在支架內部的細胞顯示出良好的增殖情況，同時成纖維細胞和血管內皮細胞之間的直接作用為實現支架的成血管性能提供了基礎。此外，細胞在支架內三維空間中的遷移活動也更加自由。

較佳地，所述支架上層細胞為成纖維細胞。

較佳地，所述支架下層細胞為血管內皮細胞。

該活細胞支架的特點在于兩種細胞在支架內的三維空間中呈現層狀分布，能夠模擬人體皮膚真皮層的細胞分布和生理結構。成纖維細胞分布在支架的上半部分，代表真皮層的主要細胞構成；血管內皮細胞分布在支架的下半部分，呼應真皮層底部密集的血管網絡。本發明中所采用的兩種細胞上下層分布目的在于模擬天然真皮層的生理結構。在皮膚真皮中存在著豐富的血管網絡。真皮淺層中血管細小且少，隨著深度增加，血管愈發粗且密集。本發明的重點之一在于制造出一種仿生真皮替代物，因而在結構上必須模擬天然真皮中的上層成纖維細胞下層血管內皮細胞的分布情況，因此采用此設置方式。當其被應用于皮膚損傷修復時，這種仿生的替代物因為具有周圍組織保持類似的組織結構，故能夠更好地發揮作用。而采用相反的細胞分布方式、即支架上層細胞為血管內皮細胞、支架下層細胞為成纖維細胞，則無法實現上述效果。本發明所述支架是具有功能性的多細胞共培養支架，對于皮膚全層損傷和難愈合創面的治療具有廣闊的應用前景。