[发明专利]利用旋转组合模具制备纺锤状复杂器官前体的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物体复杂组织器官的人工制造技术领域，特别涉及利用合成高分子材料、细胞基质材料制备组织器官前体的工艺方法，超出了目前组织工程技术领域。

背景技术

组织工程学是由美国国家科学基金委员会于1987年正式提出和确定的，是应用细胞生物学、生物材料和工程学的原理，研究开发用于修复或改善人体病损组织或器官的结构、功能的生物活性替代物的一门科学。Wolter在1984年正式提出“组织工程”一词，1987年美国国家科学基金委员会正式确定组织工程学成为一门新学科。

在现今的医疗过程中，器官移植术已经成为一种重要的治疗手段，但是移植器官来源的短缺长久困扰该项技术的应用。以我国为例，近年来，每年需要进行各种器官移植的患者约有150万人，但可移植器官数量不到1.5万份。除开供源的不足，器官移植术亦面临一定的道德与法律等非医学因素困境。

移植器官来源问题以及非医学因素困境，即使从长期来看，亦是不易解决的，但是，通过复杂组织器官制造技术，以自体干细胞生成供移植的器官，从理论上来讲，可以克服器官移植中供源不足以及排异反应等问题，同时，也可以规避现阶段器官移植所需面对的非医学因素困境。

申请号为201110448154.3的发明专利《基于一种组合模具的复杂器官前体的制备方法》中提供了一种多分支及多层结构的复杂组织器官前体的制备方法，也是利用组合模具的分层灌注来成形含多分支结构的复杂组织器官前体。该发明的缺点在于采用直接拆模的方式对模具的内部形状及表面粗糙度要求较高，同时在成形过程中由于高分子溶液充满型腔，交联剂或聚合剂与材料接触面过少，容易影响交联或聚合效果，继而影响细胞基质层的成形效果。

发明内容

本发明的目的是利用旋转组合模具的方法制备纺锤状复杂器官前体，以克服目前组织工程领域存在的细胞很难渗入到三维支架中、含多种细胞的支架成形不易等缺点；同时避免模具的内部形状及表面粗糙度对成形的影响，使成形过程更加稳定、可靠。

本发明的技术方案如下：

一种利用旋转组合模具制备纺锤状复杂器官前体的方法，其特征在于该方法包括如下步骤进行：

1）将不同天然高分子溶液与不同动物体细胞悬浮液分别按1～9：9～1体积比混合制成多种细胞基质溶液；天然高分子溶液的质量百分浓度为1％～30％；

2）将内模具底部插入阵列孔板的孔洞中，阵列孔板镶嵌在底座模具底层，底座模具采用从下至上的多层台阶结构，内模具采用多级分支结构，且各级内环模具厚度与底座模具对应的台阶宽度相同；将第一级内环模具套在底座模具的第一级台阶上，之后将其中一种细胞基质溶液灌注到内模具和第一级内环模具之间的缝隙中，使底座模具、内模具和阵列孔板一起旋转并使第一级内环模具保持不动，使细胞基质溶液形成半纺锤状外形，旋转过程中采用物理或化学交联或聚合方法，使细胞基质溶液中的天然高分子交联，去除第一级内环模具，形成稳定的第一层细胞基质层；

3）将第二级内环模具套在底座模具的第二级台阶上，将另一种细胞基质溶液灌注到第一层细胞基质层和第二级内环模具之间的缝隙中，使底座模具、内模具和阵列孔板一起旋转并使第二级内环模具保持不动，使细胞基质溶液形成半纺锤状外形，旋转过程中采用物理或化学交联或聚合方法，使细胞基质溶液中的天然高分子交联，去除第二级内环模具，形成稳定的第二层细胞基质层；

4）重复步骤2）与步骤3），得到含不同动物体细胞的多层细胞基质层结构；

5）将合成高分子材料溶于有机溶剂中制成质量百分浓度为5％～30％的合成高分子溶液；

6）将外环模具套在底座模具的最外级台阶上，将合成高分子溶液灌入步骤4）中得到的多层细胞基质层结构与外环模具的缝隙中，使底座模具、内模具和阵列孔板一起旋转并使外环模具保持不动，使合成高分子溶液形成半纺锤状外形，旋转过程中用细胞培养液或PBS萃取合成高分子溶液中的溶剂，形成外层合成高分子材料层，然后依次去除外环模具、底座模具和内模具，制成含多分支通道的半纺锤状复杂器官前体；

7)将两个半纺锤体通过天然或合成高分子溶液渗透粘连合并在一起，形成具有内分支管道的完整纺锤状复杂器官前体。

所述的一种利用旋转组合模具制备复杂器官前体的方法，其特征在于：所述的细胞基质层与合成高分子材料层在成形过程中，底座模具连同内模具与阵列孔板的旋转速度为5～100r /min。