[發明專利]一種3D多枝仿生支架及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202111063340.5
• 申請日: 2021-09-10
• 公開（公告）號: CN113813444B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 陳仕國;杜冰;趙世光;吳佳寧
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: A61L27/22
• 分類號: A61L27/22;A61L27/02;A61L27/16;A61L27/20;A61L27/18;A61L27/24;A61L27/50;A61L27/56;A61L27/58;B33Y10/00;B33Y70/10;B33Y80/00;C12N5/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉

本發明公開一種3D多枝仿生支架及其制備方法與應用，所述3D多枝仿生支架包括：主干纖維管，所述主干纖維管的一端連通有至少兩個一級分支纖維管，每個一級分支纖維管的端部連通有二級分支纖維管；所述主干纖維管的橫截面積等于所有與之連接的一級分支纖維管的橫截面積之和，所述主干纖維管的管壁、所述一級分支纖維管的管壁和所述二級分支纖維管的管壁均具有孔隙結構。該3D多枝仿生支架可為缺損組織提供有效力學支撐，其相互貫通的網絡框架，有利于細胞定向排布、滲透生長，以及血管和神經長入，也便于營養物質和代謝廢物的傳遞。本發明該支架的制備成本低廉、生產可操作性強、靈活度高。

技術領域

本發明屬于生物醫藥技術領域，尤其涉及一種3D多枝仿生支架及其制備方法與應用。

背景技術

組織工程是一門前沿交叉科學，其基本原理為：通過在體外構建細胞與支架的三維復合體，模擬生物體內環境，并加以培養和訓練，得到具備修復或替代功能的組織。組織工程仿生支架通過仿生細胞外基質，為細胞提供力學支撐，促進細胞黏附、生長、增殖、遷移和新陳代謝，是組織工程的關鍵因素之一。

另一方面，血管化是組織修復的必要條件。對于代謝旺盛的組織如心肌、肝臟，由于細胞具有很高的物質及能量代謝水平，而氧和營養物質在支架內的傳輸距離有限，因此如何建立有效的血管網絡、解決內層細胞缺氧壞死一直是組織工程所面臨的重要難題。現有的灌注培養、提高周圍環境氧含量、添加氧載體和體內移植等方式可以使構建的人工組織活細胞層厚度達到500μm。有研究表明，添加內皮細胞、促血管生長因子等物質可以促進體內移植后毛細血管樣組織生成。但是上述方法并沒有形成類似分級貫通的枝型血管網絡，并不能從根本上解決支架內部細胞的供氧問題。

因此，構建含內通道網絡的定向3D多枝仿生支架，對于血管組織工程、心肌組織工程、皮膚組織工程及神經組織工程等具有重要意義。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種3D多枝仿生支架及其制備方法與應用，通過“設計-制備-裝配”的思路，設計并制備不同尺寸的中空定向纖維管，然后組裝形成具有復雜分級結構的3D多枝仿生支架，該3D多枝仿生支架可為缺損組織提供有效力學支撐，其相互貫通的網絡框架，有利于細胞定向排布、滲透生長，以及血管和神經長入，也便于營養物質和代謝廢物的傳遞，且該3D多枝仿生支架的制備成本低廉、生產可操作性強、靈活度高，在生物醫學材料及組織工程領域中具有理想的推廣和應用價值。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種3D多枝仿生支架，其中，所述3D多枝仿生支架包括：主干纖維管，所述主干纖維管的一端連通有至少兩個一級分支纖維管，每個一級分支纖維管的端部連通有二級分支纖維管；所述主干纖維管的橫截面積等于所有與之連接的一級分支纖維管的橫截面積之和，所述主干纖維管的管壁、所述一級分支纖維管的管壁和所述二級分支纖維管的管壁均具有孔隙結構。

可選地，單個分支纖維管的橫截面積等于所有與之連接的下一級分支纖維管的橫截面積之和。

可選地，所述3D多枝仿生支架還包括套管，所述套管用于將不同纖維管之間的連接處進行加固。

可選地，所述纖維的直徑為0.1～25mm，所述孔隙的直徑為0.01～100μm。

本發明的第二方面，提供一種本發明所述的3D多枝仿生支架的制備方法，其中，包括如下步驟：

提供混合墨水，所述混合墨水包括生物可降解高分子材料A、生物可降解高分子材料B和溶劑；

采用3D直寫或靜電紡絲將所述混合墨水制成多個纖維管；

將所述多個纖維管通過自粘連的方式進行拼接組裝，得到所述3D多枝仿生支架。

可選地，兩纖維管之間具有氫鍵或金屬絡合作用，通過氫鍵或金屬絡合作用實現自粘連。