[發明專利]一種自卷血管支架成形系統及成形方法

有效

• 申請號: 202110483106.1
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113274174B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 劉媛媛;胡俊超;王斌;陸春翔;簡志安;高闖;張毅;郭子龍;蘭偉霞;劉娜;岳濤
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A61F2/82
• 分類號: A61F2/82;A61L31/12;A61L31/06;A61L31/04;A61L31/14;D01D5/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王攀

本發明公開了一種自卷血管支架成形系統及成形方法，成形系統包括：供料系統、紡絲收集系統、三軸運動平臺、電源、計算機控制系統、壓印機、氣泵、溫控系統，成形系統首先在三軸運動平臺的驅動下，通過靜電直寫工藝成形血管支架的最內層的溝槽結構，再通過微壓印技術將溝槽結構復合到事先通過壓印制備好的基礎薄膜上，作為血管內層；再通過自卷薄膜的溶脹性，利用其自卷曲特性，將基礎薄膜被動卷成管狀；最后再在三軸運動平臺的驅動下，通過靜電紡絲工藝成形血管支架的最外層，最終形成具有足夠機械強度的三層血管支架。

技術領域

本發明涉及機械制造和生物制造技術領域，更具體的說是涉及一種基于靜電直寫、靜電紡絲與微壓印技術的自卷血管支架成形系統及成形方法，通過材料的自卷曲特性能實現具有有序溝槽結構血管支架的制備。

背景技術

近年來，心血管疾病的發病率和致死率一直呈現逐年上升的趨勢，已經成為不可忽視的問題。由于缺少合適的自體血管，血管疾病的治療受到了一定的阻礙。因此臨床上迫切需要大量天然血管的替代物，構建具有功能性的組織血管支架具有廣闊的應用前景。

人體內的血管內徑從5微米到25毫米不等，參與止血作用的血管主要是小動脈、小靜脈、毛細血管和微循環血管，這些血管的功能和組織結構雖不完全相同，但基本上均可分為內皮層、中膜層和外膜層三部分。內皮層由單層內皮細胞連續排列構成，它含有各種細胞器；中層膜由基底膜、微纖維、膠原、平滑肌和彈力纖維構成，起支撐內皮細胞、誘導血小板粘附和聚集，并啟動凝血過程的作用；外層膜由結締組織構成，是血管壁與組織之間的分界層。

現如今組織工程血管支架的成形工藝方面，主要使用的方法可以分為兩類：一類是基于血管模型預建立方法；另一類是基于組織結構內血管網絡生成的方法，即血管化。血管模型預建立方法又可以分為利用模具澆注成形或者結合電紡絲技術成形的方法；而基于組織結構內血管網絡生成的方法主要是通過3D細胞培養技術，利用內皮細胞等自發地在生物支架內形成細微的通道。這些傳統方法雖然獲得了較成功的血管支架或具有血管網絡的支架，但是目前制備血管支架的工藝方法很難實現支架的分層結構。而對于組織工程在臨床的應用來說，制備具有分層結構的血管支架具有十分重要的意義。

靜電紡絲是一種利用高壓靜電作用來克服聚合物熔體或溶液界面張力，從而獲得連續纖維的技術，所制備的纖維膜可達到納米級別。靜電紡絲裝置主要由三部分組成，即高壓電源、聚合物溶液推送裝置、纖維接收裝置。在靜電紡絲過程中，在接收裝置和針頭之間接入高壓電源，在電場作用下，紡絲液表面會被極化產生電荷，這些電荷在靜電作用下進行有規律的運動，致使聚合物液滴呈現圓錐體形狀，即Taylor錐。當紡絲電壓可以增大到能克服液體的表面張力時，就會有溶液從噴頭處射出；噴射過程中的液體首先在推力和靜電力的作用下沿著直線飛行，同時伴隨著溶劑揮發和纖維固化，最終在接收裝置上形成納米纖維。

靜電直寫技術是一種可精準控制纖維沉積位點且更低壓、更安全、更環保的紡絲方法。此技術原理是通過降低紡絲距離(幾個厘米甚至幾個毫米的尺度范圍)和紡絲電壓(約1～4k V)，控制紡絲射流處于初始穩定運動狀態，實現對紡絲射流精確控制及固化后纖維的精準沉積；同時將收集板安裝在二維運動平臺上，通過控制二維運動平臺的運動路徑，實現電紡纖維在二維平面內的定點沉積或按預定軌跡沉積，最終獲得理想的3D圖形結構。該方法操作簡單、易于操作，為組織工程血管支架的制備提供了有效地途徑。

因此，如何提供一種基于靜電直寫、靜電紡絲與微壓印技術的自卷血管支架成形系統是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于靜電直寫、靜電紡絲與微壓印技術相結合的自卷血管支架成形系統及方法。該系統首先在三軸運動平臺的驅動下，通過靜電直寫工藝成形血管支架的最內層的溝槽結構，再通過微壓印技術將溝槽結構復合到事先通過壓印制備好的基礎薄膜上，作為血管內層；再通過自卷薄膜的溶脹性，利用其自卷曲特性，將基礎薄膜被動卷成管狀；最后再在三軸運動平臺的驅動下，通過靜電紡絲工藝成形血管支架的最外層，最終形成具有足夠機械強度的三層血管支架。