[發明專利]一種用于體外構建大尺寸血管化肌肉束的模具及其使用方法

在審

• 申請號: 202111538046.5
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114214195A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 秦建華;趙孟乾;張旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/42;C12M1/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發明提供一種用于體外構建大尺寸血管化肌肉束的模具及其使用方法，使用亞克力作為模具的主要材料，該模具主要由支撐模具、注膠模具、灌流模具組成。其中支撐模具兩側有用于儲液池和灌流的進出口以及金屬管，注膠模具上層有用于加樣的注膠孔。模具構建及使用方法，按照以下步驟進行：通過組織工程方法制備兼具機械強度與生物相容性的膠原血管結構；構建膠原血管外層肌肉束結構；接種內皮細胞構建工程化血管結構；灌流共培養構建具有多級血管結構的肌肉組織。該模型可用于構建仿生的工程三維的血管化肌肉纖維束，可用于高通量藥物測試、功能植入物、軟體機器人。

技術領域

本發明涉及將芯片技術應用到體外構建血管化肌肉模型的技術領域，具體而言，尤其涉及一種用于體外構建大尺寸血管化肌肉束的模具及其使用方法。

背景技術

肌肉細胞是人體中最豐富的細胞類型。肌肉的主要功能是產生力量。然而，當肌肉受損或患病時，正常功能就會受到損害。有許多肌肉骨骼疾病，組織工程正在更好地了解研究，并尋求新的和改進的治療方法。先前的組織工程在體外重建天然肌肉的結構和收縮特性方面做得不夠。體外構建成熟肌肉組織仍是一個重大挑戰。通過使用骨骼肌細胞與成纖維細胞共同培養來設計肌腱連接，或使用內皮細胞來使肌肉血管化，或使用神經細胞來獲得神經肌肉連接，可以制造出更復雜的工程組織。

肌肉體外血管化是組織工程與再生醫學研究中的巨大挑戰。目前，組織體外(工程化組織、類器官等)血管化的方法主要有兩種：工程策略與細胞自組裝策略。圍繞骨骼肌的毛細血管網絡不僅在提供氧氣和營養物質方面發揮著重要作用，而且在調節骨骼肌組織的肌生成和修復方面也發揮著重要作用。因此，對三維血管結構和三維肌肉組織進行工程設計是十分必要的。血管化肌肉模型的構建使肌肉更加成熟功能更加完善，成為許多肌肉疾病的藥物篩選平臺，如肌營養不良、肌腱病變、纖維肌痛、線粒體肌病和重癥肌無力。大尺寸血管化模型的建立使研究人員更好地了解疾病病理學和為肌肉疾病提供高通量藥物篩選療法。

發明內容

根據上述提出的現有組織工程在體外重建天然肌肉的結構和收縮特性以及成熟度方面做得不夠的技術問題，而提供一種用于體外構建大尺寸血管化肌肉束的模具及其使用方法。本發明主要利用多模塊組裝模具法構建三維血管化肌肉組織模型，構建可灌流的血管并通過提供三維基質對肌肉細胞進行培養，建立三維的血管化肌肉組織模型，從而可用于肌肉組織研究以及藥物評價。模具主要由中心支撐模具、注膠模具和灌流模具構成，通過靈活組合模具實現不同功能，建立成熟的功能良好的肌肉組織可用于觀察模具內細胞活性考察及功能變化的表征以及用于藥物毒性評價。

本發明采用的技術手段如下：

一種用于體外構建大尺寸血管化肌肉束的模具，包括用于構建三維血管化肌肉組織模型的三種上層模具、三種下層模具和中心支撐模具，通過將一種上層模具、一種下層模具和一個中心支撐模具為一組進行組裝，形成三組具有不同功能的模具套裝，分別為第一組模具、第二組模具和第三組模具；每組模具中，上層模具和下層模具分別與中心支撐模具的上下部固定連接；

所述第一組模具用于構建工程化血管模型，包括形成組織工程化血管注膠上層模具、形成組織工程化血管注膠下層模具和中心支撐模具；

所述第二組模具用于構建肌肉束模型，包括形成肌肉束注膠上層模具、形成肌肉束注膠下層模具和中心支撐模具；

所述第三組模具用于構建灌流培養模型，包括形成培養室上層模具、形成培養室下層模具和中心支撐模具。

進一步地，所述中心支撐模具的中部設有容納腔體，容納腔體中安裝有多根間隔設置的金屬支撐管和多根金屬占位管，每根金屬支撐管內插入一根金屬占位管；每根金屬支撐管分成間斷的兩段，分別等軸線貫穿安裝在中心支撐模具的兩側壁，金屬占位管從中心支撐模具的一側外部依次插入第一段金屬支撐管、容納腔體、第二段金屬支撐管，并穿出至中心支撐模具的另一側外部；

所述中心支撐模具的另外兩側壁上還設有灌流入口和灌流出口，均與容納腔體相連通。