[发明专利]多层管状结构细胞培养支架及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层管状结构细胞培养支架及其制备方法和用途，具体为将单种或多种细胞层状分布在多层管状结构细胞培养支架的方法及由该方法制得的单种或多种细胞层状分布的三维管状结构的用途，属于组织工程技术领域。

背景技术

组织工程的本质是用活细胞构建一种新的有功能的组织，这些细胞以某种方式与细胞外基质或支架材料相结合，细胞基质和支架材料引导组织的发育。利用组织工程方法在体外构建人造器官，再植入体内，在许多疾病的治疗特别是器官的修复具有很好的前景。这其中，更真实的模拟体内器官多种细胞在细胞外基质上生长和分布情况，让人造器官实现原有功能，成为研究的难点和热点。

体内许多器官的结构是管状结构，如血管、肾小管、肠道、淋巴管、输卵管等，除了管状结构外，这些组织大部分都具有一个共同特点：管壁都是有多层不同的细胞构成(少数除外，比如肾小管、毛细血管和淋巴管)。在组织工程领域有许多文献报道了管状结构组织工程支架的制备方法。其基本思路是高分子材料依靠柱状或管状模具成型后，将细胞种植在管状结构上，培养形成细胞-材料复合物，或是将细胞种植在平面上，再依靠管状模具将平面卷起来。

现今主要有两种多层细胞管状结构制备方法：第一种，将多层细胞逐层地卷曲在圆柱形模子外侧，经过长时间培养(至少三个月)，使细胞层之间形成连接，最终形成管状结构。第二种，将细胞种植在薄膜表面，然后手动将薄膜叠在一起卷曲成卷，并在外部用O形环固定，使之保持管状结构。其存在的问题为：培养时间长，由于需要手动卷曲，并需要用O形环将管状结构固定，存在着人为因素对管状结构的影响。管状结构中细胞生长的极性与真实器官不符；更不可能实现多种细胞在材料上的可控分布生长。

发明内容

因此，本发明的目的是针对现有技术存在的培养时间长；需要手动卷曲，并需要用O形环将管状结构固定这些人为因素对管状结构的影响；管状结构中细胞生长的极性与真实器官不符；更不可能实现多种细胞在材料上的可控分布生长的不足，提供一种多层管状结构细胞培养支架及其制备方法和用途，具体为将单种或多种细胞层状分布在多层管状结构细胞培养支架的方法及由该方法制得的单种或多种细胞层状分布的三维管状结构的用途，以实现管状结构中细胞生长的极性与真实器官相符并且实现多种细胞在材料上可控地分布生长。

针对上述目的，一方面，本发明提供一种多层管状结构细胞培养支架，该支架包括高分子弹性膜层和与其贴合的高分子固定层，所述高分子弹性膜层的弹性使得所述支架自动卷曲成多层管状结构。

优选地，所述高分子弹性膜层为聚二甲基硅氧烷(PDMS)或丙三醇-癸二酸共聚物(PGS)弹性膜层。

优选地，所述高分子弹性膜层为带有多孔结构的弹性膜层或由两条弹性条带构成的弹性膜层。

优选地，所述高分子固定层由聚二甲基硅氧烷弹性膜或丙三醇-癸二酸共聚物弹性膜层或其他具有柔韧性的高分子薄膜构成。

优选地，所述高分子薄膜为电纺丝薄膜。

优选地，当所述高分子固定层由聚二甲基硅氧烷弹性膜或丙三醇-癸二酸共聚物弹性膜层构成时，所述高分子固定层下表面设有微槽结构。

优选地，当所述高分子固定层由具有柔韧性的高分子薄膜构成时，所述高分子弹性膜层与高分子固定层通过粘合剂层贴合。

另一方面，本发明还提供一种多层管状结构细胞培养支架的制备方法，包括以下步骤：

1)制备高分子弹性薄膜；

2)制备高分子固定层；

3)将高分子弹性薄膜拉伸后贴合在高分子固定层上成双层复合膜；

4)将上述步骤3)所得双层复合膜释放后，自卷曲形成多层管状结构。

优选地，在步骤1)中，所述高分子弹性膜层为聚二甲基硅氧烷或丙三醇-癸二酸共聚物弹性膜层，其是通过包括下述步骤的方法制备的：将聚二甲基硅氧烷预聚物反应液或熔融状态的丙三醇-癸二酸预聚物旋涂于模板的基底上成薄膜，之后再经过高温反应固化交联成弹性薄膜，即得；

优选地，所述聚二甲基硅氧烷预聚物反应液由聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂以10∶1体积比组成；优选地，所述聚二甲基硅氧烷预聚物反应液或熔融状态的丙三醇-癸二酸预聚物在匀胶机中旋涂于模板的基底上，所述匀胶机的转速为1000rpm～6000rpm，时间是30s～60s；

优选地，当所述高分子弹性膜层为聚二甲基硅氧烷弹性膜时，所述高温反应条件为80-150℃烘烤5-30min；或