[发明专利]一种适用于人体脏器构建用的组织工程支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料与组织工程技术领域，特别涉及一种适于人体脏器构建用的组织工程支架及其制备方法。

背景技术

组织工程是当今医学领域研究热点之一，它的诞生为再造各种有功能的组织或器官带来了希望。文献报道的手术治疗方法常以牺牲正常组织为代价，以手术创伤修复组织缺损，不仅效果不佳，而且并发症多。随着生活水平的提高，人们也越来越重视自身的健康安全，因而对组织工程支架的研究也愈加重视。在全世界的范围内，开发一种理想的生物支架是组织工程领域迫切需要解决的难题，也已成为当前的研究热点。

组织工程支架，是一种可与细胞、组织生长相匹配的可降解性生物材料制成的支架，它们完全影响着细胞的活性和功能及器官组织的血管化，极为重要。目前的组织工程支架主要有两大类，即天然细胞外基质支架和人工合成高分子聚合物支架。

天然细胞外基质材料包括壳聚糖、海藻酸盐、胶原、纤维连接蛋白、层连蛋白、透明质酸等，如将骨髓间充质干细胞放入海藻盐酸支架里培养后，这些细胞被诱导生长成为肝细胞，显示出一些肝脏特有的标记和功能，表达编码白蛋白、甲胎蛋白、连接蛋白32和CYP7A1的基因；也有利用壳聚糖、明胶、透明质酸、胶原和聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）等物质为原料制造出许多不同类型的肝脏组织工程支架等，并将取自肝癌的GS5细胞种植于这些支架上，培养后发现当明胶与壳聚糖、各种添加物的比例适当时培养的细胞其生命活力、粘附和繁殖的状态都很好；还有一种思路是创造一种能够为细胞提供类人体微环境的功能性基质和支架，如将脱细胞溶液灌注于大鼠的天然肝中，以除去肝组织中的细胞组分，得到肝细胞外基质等；通过冷化学去细胞化处理法处理小鼠的整个肝脏得到去细胞肝支架（ALS），这种支架保留了原代肝中大部分细胞外基质的主要物质组分，维持了完好无损的血管框架结构。

 人工合成支架主要是高分子聚合物包括聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）、聚乙酰内酯（PVLA）、聚ε-己内酯乙烷基乙烯基磷酸盐共聚物（PCLEEP）、聚ε-己内酯毫纤维支架上等，效果较好。如通过静电纺丝构建聚醚砜纳米纤维支架，然后进将其行等离子体处理，并在其表面涂上胶原蛋白等支架。

但是迄今为止开发的各类支架都存在着问题。天然材料类存在着成型性、成型后的力学性能差，其生物降解速率太快，与细胞生长状况不匹配，有些材料还有可能具有免疫原性等；合成材料力学性能好，但也存在着难以降解，与细胞生长速率不匹配，材料孔径大小、光滑程度不良，生物、组织相容性差等问题，部分天然-合成材料克服了一些问题，但是在成型、降解方面存在的问题也困扰着组织工程研究人员。特别如人体脏器组织用的支架，对随模具成型性、强力、伸长度、弹性、柔韧性，以及与细胞生长相匹配的降解性能等要求甚高。

因此，开发一种具有生物学信号转递、有贯通孔且孔径大小合适、降解也可调控、具有优秀生物相容性且力学性能非常合适的组织工程支架是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种适于人体脏器构建用的组织工程支架，该组织工程支架具有力学性能优异，生物相容性好，降解性可控，成型性好，以及促细胞生长的优点。

本发明的另一个目的是提供一种所述人体脏器构建用的组织工程支架的制备方法，该制备方法具有反应条件温和，工艺简单，成本低廉，适于放大生产的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种适于人体脏器构建用的组织工程支架的制备方法，其特征在于，该制备方法是先将丝胶蛋白溶液、壳聚糖溶液和甘油磷酸钠溶液配成混合溶液，然后将混合溶液转化成凝胶状态，再经过冷冻干燥、放置回软、高压蒸汽处理过程即得到组织工程支架。

作为优化，该制备方法具体包括以下步骤：

（1）将丝胶蛋白粉末溶解于去离子水中，配成浓度为2.0～6.0%(W/V)的丝胶蛋白溶液；

将壳聚糖溶解于稀酸溶液中，配成浓度为1.5～2.2%(W/V)的壳聚糖溶液；

将甘油磷酸钠溶解于去离子水中，配成浓度为40～50%（W/V）的甘油磷酸钠溶液；

（2）在20℃以下，将步骤（1）得到的丝胶蛋白溶液和壳聚糖溶液搅拌混合均匀后，再逐滴加入步骤（1）得到的甘油磷酸钠溶液搅拌30min，其中丝胶蛋白溶液、壳聚糖溶液和甘油磷酸钠溶液的体积比为0.4～0.8:5～8:1；将混合溶液置入模具中，控制模具温度为37℃±5℃，使混合溶液凝胶化成型；再将成型后的材料冷冻干燥，在室温下放置1h以上，高压蒸汽处理至少10min，干燥后即得到适于人体脏器构建用的组织工程支架。