[發明專利]一種顆粒凝膠復合支架及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202211052893.5
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN115501394B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 余子夷;吳官府;張靜;欽義鵬;曾蕓楓
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: A61L27/44
• 分類號: A61L27/44;A61L27/50;A61L27/38;A61L27/60
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馮尚杰

本發明涉及一種顆粒凝膠復合支架及其制備方法和應用。該制備方法包括以下步驟：1)將一定體積分數的水凝膠顆粒加入至膠原蛋白溶液中，得到顆粒凝膠；2)將顆粒凝膠pH值調節至生理條件，并加入功能細胞形成共混物；3)將上述共混物轉移至模板中或采用3D打印得到顆粒凝膠復合支架。該復合支架以顆粒凝膠為主要基質，包埋功能細胞，具有生物相容性好、抗收縮、模量可調等優點，可應用于3D打印或模具法的組織工程皮膚構建。

本發明是申請日為2021年11月18日，申請號為202111367445.X，發明名稱為一種用于組織工程皮膚的顆粒凝膠復合支架及其制備方法的分案申請。

技術領域

本發明屬于生物材料及組織工程學技術領域，具體涉及一種用于組織工程皮膚的顆粒凝膠復合支架及其制備方法。

背景技術

組織工程皮膚是指將培養的功能細胞與細胞外基質及支架材料互相作用制成的一種具有生物活性的人工皮膚。將不同類型的細胞組成的皮膚細胞系統，可以模擬真實皮膚對外界環境的反應，從而預測這種敏感器官的感應行為。近年來，隨著動物實驗的替代(Replacement)、減少(Reduction)、優化(Refinement)原則即3R原則的提出以及全球相關法規的推進，與皮膚相關的動物實驗逐漸被組織工程皮膚所替代。為突破由此造成的相關專利壁壘，迫切需要發展組織工程皮膚的相關技術。

構建組織工程皮膚一般需要支架、細胞與生長因子等。其中，支架材料是構建組織工程皮膚的關鍵，其既要能有效地支撐細胞，又要能促進細胞外基質(ECM)的分泌以形成皮膚組織。由于人體皮膚ECM中含有豐富的I型膠原和III膠原，因此，膠原蛋白一直是組織工程皮膚支架構建的主要材料。但是，膠原支架的一個主要缺點是在培養過程中易受成纖維細胞介導而收縮，導致無法塑形、表皮層脫附等嚴重問題，妨礙了組織工程皮膚的批量化構建；此外，支架的收縮還會對其作為皮膚移植物時的功效和植入成功率造成不良影響。基于此，研究者開發了一些物理和化學交聯的方法以降低膠原支架的收縮率。然而，由于大多數交聯劑(如戊二醛、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽等)細胞毒性較大，故需要在接種細胞之前對支架材料進行交聯。這些方法還需要額外的清洗步驟，無法保證細胞在支架材料中的均一分布；更為重要的是，這些交聯劑的使用會干擾膠原纖維的組裝過程，對膠原支架的生理活性造成影響。例如專利CN102836462A即公開了將膠原蛋白與殼聚糖復配后，加入戊二醛進行交聯，制備組織工程皮膚，該皮膚機械強度不高，且會收縮，不利于功能細胞的充分生長和分化。

顆粒凝膠是指由高體積分數水凝膠顆粒構成的一類新型黏彈性材料，它不僅具備常規水凝膠含水量高、生物相容性好的特點，還具有剪切稀化、自愈合、可打印等特征。最近，以顆粒凝膠為細胞載體，實現了軟骨和心肌梗塞的修復，骨關節炎的治療等。但是，顆粒凝膠在組織工程皮膚構建中的應用尚未見報道。將顆粒凝膠與傳統膠原基質結合，有望獲得一種兼具生物相容性、抗收縮性和打印性等諸多優勢的新型復合支架材料，可以作為現有組織工程皮膚構建技術的重要補充。

發明內容

本發明的目的是制備一種可用于組織工程皮膚構建的顆粒凝膠復合支架，具有抗收縮、生物相容性好、打印性好、有足夠強度的特點。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種用于組織工程皮膚的顆粒凝膠復合支架的制備方法，包括以下步驟：

1)將一定體積分數的水凝膠顆粒加入至膠原蛋白溶液中，得到顆粒凝膠；

2)將顆粒凝膠pH值調節至生理條件，并加入功能細胞，得到共混物；

3)將上述共混物轉移至模板中或3D打印得到顆粒凝膠復合支架。