[发明专利]一种人造血管的制备方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种人造血管的制备方法及其装置，属于组织工程技术领域。

背景技术

众所周知，心血管疾病已成为威胁人类健康的主要因素。并随着发病率的提高以及心血管外科的发展，对各种口径血管移植替代物的需求也与日俱增。目前常用的人工高分子生物材料管道（涤纶，膨体聚四氟乙烯），在临床大口径血管移植中有较为可靠的效果，远期通畅率较为肯定。但对于内径小于6mm的小口径血管，由于血管内高张力，低血流的状态，6个月栓塞率高达40%。自体血管虽然疗效较为理想，但来源不足问题又严重制约其应用。

组织工程学的出现和发展，为解决心血管移植物的不足问题提供了新的解决思路。组织工程学的具体实施方法是:将直接获得的或培养获得的功能相关种子细胞接种于天然的或人工合成的生物材料上，体外培养后回植体内，构建出具有功能的新组织。

中国发明专利（申请号：201310016226.6）本发明公开了一种用于体内器官替换的人工器官软体支架的制备方法。该方法首先对病患个体器官进行CT或MRI扫描，获取一组从下至上共N层关于该器官、组织部位的断层图像，并将所得模型数据导入生物成型机；然后取用病患个体的器官组织细胞进行培养，从而获取含有特定细胞密度的组织细胞悬浮液，并将培养所得的具有特定细胞密度的组织细胞悬浮液与水凝胶按一定体积比均匀混合；最后通过自制生物成型机打印组织细胞悬浮液与凝胶的混合物，从而实现器官软体支架的制备。但是并没有涉及到内部血管体系的制备。

中国发明专利（申请号：200410009787.4）公开了“一种细胞-材料单元的三维受控堆积方法”，该方法将离子浓度敏感材料和多种促进细胞粘附生长的生物可降解材料制成水溶液，灭菌；然后选定一种或多种细胞，分别与灭菌的溶液混合，制成细胞-材料溶液的混合物，并根据预先设计的结构和路径，将各种细胞-材料溶液的混合物分别通过不同的喷头挤压或喷射出来，形成一定形态和强度的细胞-材料凝胶；通过逐点逐层的堆积，得到具有一定结构的组织器官雏形。该方法同样对于三维软体组织的制备具有一定的指导意义，但是对于血管类薄壁器官组织的制备并不适用，原因是此方法不能够保证薄壁类器官的成型。

发明内容

为了克服现有技术人工血管不能很好的满足临床的实践需求，同时有效地解决血管类薄壁器官来源有限性，本发明提出了一种人造血管的制备方法及装置，该方法克服了已有技术的不足，降低了成型的费用，提高了制备效率，最小可以制备内径大小为2~3mm的血管。此外，该方法简易可行，在自制装置的基础上，基于材料在挤压、喷射之后的溶胶-凝胶转变，实现含有细胞凝胶的挤压成型。其中挤压成型之前，细胞生存在细胞溶液环境中，而成型后细胞生存在含有大量水分的水凝胶环境中，从而保证了细胞进行增值分化所需的空间结构，同时成型后的结构又具有一定的力学性能。

本发明提出的：一种人造血管的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将一种离子浓度敏感材料海藻酸钠和促进细胞增殖分化的生长因子，以细胞培养液或其它细胞营养液为溶剂来制备成含有敏感溶液，浓度为50~120g/L，其中的离子浓度敏感材料与促进细胞黏附生长的生物可降解材料的质量比为1:0.5~5，将所制备的溶液进行灭菌，以备后用；

步骤2、从病患身上直接或间接获得的血管种子细胞进行增值分化培养，细胞培养液为高糖DMEM培养液，其中每100ml培养液中添加有10ml胎牛血清、29.2mg谷氨酰胺和10mg青霉素/链霉素，经过多次传代已达到需求数量，使用前用胰酶消化后，提取血管细胞，并加入一定量的细胞生长因子，从而制备出含有生长因子的血管细胞悬浮液；

步骤3、称取一定量的无水CaCl₂，并将其配置成质量分数为0.5%的CaCl₂溶液，并进行灭菌处理，以备后用；

步骤4、将步骤2所得血管细胞悬浮液和步骤1灭菌后的溶液混合均匀，制备成含有细胞的材料溶液，根据预先设计的结构和定义规划的路径，在计算机控制下，通过自制血管成型装置将上述含有细胞材料溶液挤压或喷射出来；此处，自制血管成型装置必须与步骤3所制备的CaCl₂液接触，以保证含有细胞的离子敏感材料一挤压出来就与CaCl₂溶液接触，从而在有触发离子存在的条件下，迅速发生溶胶-凝胶的转变，最终得到具有一定形态和力学性能的人造血管单元雏形；