[發明專利]一種具有多尺度通道網絡的預血管化生物結構體的制備方法

在審

• 申請號: 202110579473.1
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113331991A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 劉媛媛;張毅;簡志安;陸春祥;高闖;胡俊超;岳濤;劉娜;蘭偉霞
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A61F2/06
• 分類號: A61F2/06
• 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: 崔自京

一種具有多尺度通道網絡的預血管化生物結構體的制備方法，包括以下具體步驟：(1)水凝膠微球的制備；(2)犧牲模型的制備；(3)生物結構體模具的制備；(4)生物結構體的制備。本發明以水凝膠微球作為生物結構體的基本構建單元，利用微球堆疊后產生的球與球之間的微細間隙與增減材復合成形制備的宏觀尺度三維血管網絡相結合，從而實現具有三維多尺度、高密度血管網絡的預血管化生物結構體的可控制備。

技術領域

本發明屬于生物醫藥以及生物制造技術領域，具體涉及一種具有多尺度 通道網絡的預血管化生物結構體的制備方法。

背景技術

器官移植是終末期器官衰竭患者的黃金治療方法，由于供體的數量有限， 因此需要開發新的方法實現受損器官的再生與修復。組織工程是一種制造受 損組織器官替代物的潛在方法，然而，目前復雜器官或具有臨床尺度的組織 的制造仍然面臨巨大挑戰，其中一個重要的問題就是組織的血管化。氧氣的 運輸是細胞生存的關鍵因素，其在組織中的擴散距離一般為150-200μm，因此 在生理細胞密度條件下，厚度大于400μm的組織會產生壞死核心。此外，沒 有血管網絡會影響到營養物的供應以及二氧化碳與細胞代謝廢物的排出，與 此同時，血管網絡也是循環細胞及生物因子進入組織的重要通道。因此，構 建具有足夠密度的多尺度血管通道網絡，為細胞提供充足的氧氣與營養物質 并去除代謝廢物，從而構建適宜細胞生長的微環境，對于結構體內細胞的存 活乃至最終的臨床應用都有巨大的意義。

在血管化生物結構體的制備中，理想的血管網絡應該具有類似天然血管 網絡的多等級、多層次結構特征，網絡中的血管內徑分布從數微米到數毫米 不等，且在空間中呈現樹狀分叉結構。目前，常用的血管通道制備方法主要 包括細胞自組裝、軟光刻、靜電紡絲以及細胞片等。盡管這些方法已經在微 血管網絡或大血管的構建中取得了一些成果，然而受到成形速度、成形原理、 成形尺寸等技術特征的限制，上述方法仍然無法滿足在大尺度生物結構體中 可控構建三維多尺度血管網絡的需求。

生物3D打印是一種融合了快速成形、組織工程以及生物制造等多種技術 的新興制造工藝，憑借其分層制造，層疊堆積的成形特點，在實現精確的細 胞、材料、生長因子的圖案化分布上具有獨特優勢。因此，將生物3D打印技 術應用于血管化生物結構體的制備受到了越來越多的關注。目前，集成生物 3D打印技術與犧牲材料的增減材復合成形方法在可控制備具有三維結構的中 大尺度血管通道中已經獲得了很大的進展，然而，受到模型設計以及成形原 理的限制，目前仍然存在三維多尺度血管直徑變化范圍窄，血管網絡空間分布密度不足的問題，無發支持具有生理細胞密度的生物結構體的長期存活。

為此，能夠提供一種具有多尺度通道網絡的預血管化生物結構體是本領 域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種具有多尺度通道網絡的預血管化生物結構 體的制備方法，本發明以水凝膠微球作為生物結構體的基本構建單元，利用 微球堆疊后產生的球與球之間的微細間隙與增減材復合成形制備的宏觀尺度 三維血管網絡相結合，從而實現具有三維多尺度、高密度血管網絡的預血管 化生物結構體的可控制備。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有多尺度通道網絡的預血管化生物結構體的制備方法，包括以下 具體步驟：

(1)水凝膠微球的制備：將水凝膠溶液采用高壓靜電噴射裝置制備成水 凝膠微球，備用；

(2)犧牲模型的制備：將犧牲材料裝入到打印機的噴頭中，使用3D打 印機制備犧牲模型，備用；

(3)生物結構體模具的制備：將打印材料裝入到打印機的噴頭中，使用 3D打印機制備生物結構體模具，備用；

(4)生物結構體的制備：先將所述水凝膠微球加入到所述生物結構體模 具中，再將所述犧牲模型嵌入到微球堆疊成的結構中，進行交聯，交聯完成 后去除所述犧牲模型，即得一種具有多尺度通道網絡的預血管化生物結構體。