[发明专利]三维人造支架及其制造方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及三维支架及其制造方法。更特别地，本发明涉及用生物可降解聚合物和水凝胶形成的三维支架及其制造方法。

相关领域的描述

组织工程领域是一种技术领域，该技术领域涉及将来自患者组织的少量提取的细胞在患者的身体外大量培育，并且将该细胞分化成三维组织，并且将该三维组织再生成组织和器官以便使损坏的内部器官再生，并且关于组织工程领域已经执行各种方式方法的研究以便恢复损坏的人体的各种组织和器官的功能。

在组织工程中，对于组织的三维培育而言，在其中可将细胞认为三维环境的支架是必要的，并且为了诱导细胞的平稳沉积、繁殖和分化，支架应具有合适的细胞外基质(ECM)结构。此外，支架应该具有连接到用于细胞运动、促进新陈代谢和供应营养元素的适当大小的静脉渗透的多孔三维结构，并应在组织再生周期维持适当的强度，该强度可以维持形态。

按照惯例，为了获得这样的三维支架，使用诸如气体发泡/盐浸法、相分离法、溶剂浇注颗粒浸出法和乳化液冷冻干燥法的方法，通过这种方法制造的支架具有在多孔结构的孔的大小、位置和孔隙率的调整方面的限制。此外，为了加强支架内的孔之间的连接，孔隙率大大提高并因此机械强度方面的问题的发生几率也有所降低。

在此背景部分中公开的上述信息仅仅是为加强理解发明的背景，并因此它可能包含尚未形成在此国家中对本领域的普通技术人员而言已知的现有技术的信息。

发明概述

本发明已努力提供了一种支架及其制造方法，该支架具有通过融合生物可降解合成聚合物和水凝胶来加强组织再生能力的优势。

本发明的示范实施方式提供了一种通过交替地堆叠生物可降解合成聚合物-水凝胶层以网格形式形成的支架，其中，所述生物可降解合成聚合物-水凝胶层通过按预定间隙沉积包括生物可降解合成聚合物和水凝胶的多个生物可降解合成聚合物-水凝胶单元来形成。

生物可降解合成聚合物-水凝胶单元可通过将水凝胶线置于一对相对的生物可降解合成聚合物线之间来形成。

生物可降解合成聚合物可包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚己酸内酯和聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)中的至少一种。

水凝胶可是水溶性的并且可以是胶原蛋白、明胶、壳聚糖、藻酸和透明质酸中的一种。

可在所述水凝胶内存在可调节细胞的生长和功能的生长因子，并且在所述水凝胶内存在的所述生长因子可以是转化生长因子-β(TGF-β)、骨形态发生蛋白(BMP)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)和上皮细胞生长因子(EGF)中的一种。可在所述水凝胶内存在要再生的细胞。

本发明的另一实施方式提供了一种制造支架的方法，所述方法包括：将生物可降解合成聚合物和水凝胶分别注入第一注射器和第二注射器；通过喷射被注入所述第一注射器的所述生物可降解合成聚合物来按预定间隙形成多条生物可降解合成聚合物线的第一喷射；通过借助于喷射被注入所述第二注射器的所述水凝胶来在多条生物可降解合成聚合物线之间交替地形成水凝胶线和孔，来形成生物可降解合成聚合物-水凝胶层的第二喷射；以及，通过重复所述第一喷射和所述第二喷射来交替地堆叠所述生物可降解合成聚合物-水凝胶层。

此外，在注入生物可降解合成聚合物的步骤之后，所述方法还可包括通过连接到所述第一注射器和所述第二注射器的温度控制器来控制所述生物可降解合成聚合物和所述水凝胶的温度。

生物可降解合成聚合物可包括PLA、PGA、聚己酸内酯和PLGA中的至少一种。

水凝胶可是水溶性的并且可以是胶原蛋白、明胶、壳聚糖、藻酸和透明质酸中的一种。

可在所述水凝胶内存在可调节细胞的生长和功能的生长因子，并且在所述水凝胶内存在的所述生长因子是TGF-β、BMP、VEGF和EGF中的一种。可在所述水凝胶内存在要再生的细胞。

根据本发明的示范实施方式，细胞沉积能力和被沉积细胞的增殖能力可得到改善，并且支架的机械强度可得到改善，以及该支架的形状的大小和孔的大小可被调节。

此外，使用多头沉积系统的自动化系统可改善加工速度。

附图简述

图1是根据本发明的示范实施方式制造的支架的放大图。

图2是示出用于根据本发明的示范实施方式制造支架的多头沉积系统的配置的图示。

图3是示出根据本发明的示范实施方式制造支架的过程的流程图。

图4A至4E是循序地示出根据本发明的示范实施方式制造支架的过程的透视图。