[發明專利]一種快速血管化的組織工程皮膚及其構建方法

在審

• 申請號: 202110792152.X
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113416690A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 明磊國;王清霞;王哲;董玲娟
• 申請（專利權）人: 陜西中鴻科瑞再生醫學研究院有限公司
• 主分類號: C12N5/071
• 分類號: C12N5/071
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 崔瑞迎

本發明涉及組織工程技術領域，具體涉及一種快速血管化的組織工程皮膚及其構建方法。分別構建真皮層和皮下脂肪層，然后進行組合培養。其中真皮層水凝膠負載成纖維細胞和內皮祖細胞?微載體復合物，皮下脂肪層水凝膠負載脂肪干細胞和內皮祖細胞?微載體復合物。所述內皮祖細胞?微載體復合物為動態灌注脈沖條件下培養所得，微載體有微管和微球兩種形式，內皮祖細胞在微載體上單層生長，融合成膜，分別模擬毛細血管管腔和毛細血管網絡交匯點。微載體上負載血管形成相關因子，在組織工程皮膚培養過程中緩慢釋放，加速毛細血管網絡成熟。

技術領域

本發明涉及組織工程技術領域，具體涉及一種快速血管化的組織工程皮膚及其構建方法。

背景技術

皮膚是人體面積最大的器官，由于直接與外界接觸，環境中包括物理、化學在內的多種因素皆會導致皮膚的損傷。全國每年新增數千萬不同類型的皮膚缺損患者，包括燒傷、軟組織壞死、手術切除等引起的廣泛皮膚組織缺損，而臨床上自體皮膚移植供區有限且會造成新的創口。組織工程皮膚的出現為大面積皮膚缺損患者提供了一種新的治療方法。

正常皮膚由外向內依次分為表皮層，真皮層和皮下脂肪層：表皮層主要起屏障功能，無血管結構，因相對較薄，可通過滲透作用從真皮層獲得營養供應；真皮層含大量水分，讓皮膚富有延展性和彈性，皮下脂肪層支持真皮結構，其中的脂肪干細胞旁分泌多種細胞因子，通過多種途徑調節滋養真皮層。真皮層和皮下脂肪層相對較厚，含有豐富的毛細血管網絡，運輸營養物質和排泄代謝廢物。隨著皮膚組織工程研究的進展，各種人工皮膚產品相繼問世，為模擬天然皮膚結構，目前組織工程皮膚主要分為人工表皮替代物、人工真皮替代物、人工復合皮替代物等。通過人造皮膚替代物的植入，可防止體液丟失和感染，促進傷口愈合，起到修復效果。但目前仍然存在很多問題，例如人工真皮替代物血管化速度慢、數量少，移植的組織工程皮膚不能及時建立血液供應而發生壞死，導致移植失敗或者修復周期延長，增加患者痛苦和治療成本。因此加快組織工程皮膚的血管化速度，是提高組織工程皮膚移植成活率的關鍵，也是相關領域的研究熱點。

皮膚組織中的血管結構以毛細血管為主，是成網狀分布的最微細的血管，其管壁只有一層扁平的內皮細胞，便于進行物質交換。目前，在組織工程皮膚中加速血管生成的一個重要方法是直接將內皮祖細胞與成纖維細胞或者脂肪干細胞混合后進行培養，其中內皮祖細胞又被稱為血管內皮干細胞，不僅直接參與缺血組織的干細胞血管發生，而且通過分化為內皮細胞參與局部新生血管形成過程。成纖維細胞是皮膚真皮層中的主要細胞，在構建組織工程真皮時，在成纖維細胞中摻入內皮細胞，能得到含類血管結構的皮膚，縮短傷口愈合時間。脂肪干細胞則是皮下脂肪組織中的一種具有多向分化潛能的干細胞，取材容易，來源充足，體外培養擴增速度快、可充分滿足臨床治療需求。將內皮細胞與脂肪干細胞共培養，在早期可促進脂肪組織再生和血管形成。

組織工程皮膚的血管形成策略，除了種子細胞之外，還受到支架材料的影響。支架的三維結構允許細胞的黏附增殖、向內生長并為血管生長提供必要的空間，因此影響血管形成過程。支架結構的孔隙率、孔隙大小、機械強度、生物降解等均能在不同程度影響血管化。實驗證明孔徑200μm的支架有利于形成低密度和深穿透的具有大血管的血管網絡，而孔徑200μm的支架有利于形成較高密度和較低穿透深度的較小血管。水凝膠是最常見的生物支架材料，是由天然親水聚合物形成的三維(3D)網絡結構，包括多糖(例如透明質酸、海藻酸鈉、殼聚糖和纖維素)、蛋白質(膠原蛋白、明膠)和DNA等，類似于天然細胞外基質。