[发明专利]一种丝蛋白细胞复合血管支架的制备方法

说明书

本发明公开了一种丝蛋白细胞复合血管支架的制备方法，采用简单、快捷的三维生物打印技术按照高仿真3D血管模型打印丝蛋白细胞复合血管支架，因而所制备的血管支架具有与天然人体血管在宏微观结构上高度相似，支架材料的宏微观结构与尺寸达到可控性，且制备的血管支架具有高分辨率的特点。而采用丝蛋白与细胞复合，又可使血管支架具有优异的组织形容性和血液相容性，该丝蛋白细胞复合血管支架可作为优异的血管替代物。

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料，特别涉及一种应用于血管组织工程及血管修复与再生的丝蛋白细胞复合血管支架的制备方法。

背景技术

血管疾病严重危害人类身体健康，全球每年大约有近百万人需要各种外科手术，大多数需要合适的血管移植物。因此研制出合适的人工移植血管的需求显得越来越迫切。目前血管仍多采用自体血管移植，然而因来源有限受到很大限制。尽管同种和异种移植血管能提供长期通透性，其用于临床仍受潜在的免疫排斥反应和有效性等因素限制。合成材料移植物，如编织聚乙烯-对苯二酸酯和聚四氟乙烯已广泛用于外周血管重建，然而仍存在免疫排斥、材料不降解等问题。组织工程技术的发展作为一种新方法弥补了现有疗法的弊端，血管组织工程试图在合适的培养条件下通过将细胞与人工支架材料结合构建适合的血管移植物，并将该管状支架植入体内，血管支架与活细胞结合使移植物在体内重建。蚕丝蛋白作为一种天然的高分子材料，在我国产量丰富，蚕丝的主要成分是丝素蛋白，蚕丝经过脱胶、溶解、提纯制得的再生丝素蛋白具有良好的生物降解性和生物相容性，并且无毒、无刺激，易于加工成各种形态，如膜、管、凝胶、三维海绵支架等。

目前国内外制备丝蛋白三维支架材料的方法主要有冷冻干燥法、气体发泡法、自组装、静电纺丝、溶胶凝胶等方法，LiMingzhong等采用冷冻干燥法制得丝素多孔膜，并通过控制冷冻条件和方法来改变支架形态特征及性能；Yin Guibo等采用静电纺丝法将丝蛋白与明胶进行共混制备丝蛋白基纳米纤维膜，并在该膜上培养细胞；Cho等运用丝胶蛋白和活化聚乙二醇反应获得自组装丝胶蛋白纳米颗粒，并对该自主装颗粒的结构与性能进行研究。上述方法虽能在一定程度上制备出三维纳米结构支架材料，但存在效率较低、结构(性能)不可控、工序繁琐、费用高昂等缺点。Limem Skander等采用传统喷墨打印技术将丝素水溶液打印在聚乙烯塑料基底上，然后将人体骨髓干细胞种植在丝素线上，在BMP-2存在的条件下培养，一周后细胞开始生长粘附在丝素线上。但所得支架的孔尺寸偏小，力学性能和成型精度有待提高，该支架结构和性能上的缺陷和不完整严重影响了其应用，且该方法效率较低、费用较高等因素也进一步限制其推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种丝蛋白细胞复合血管支架的制备方法，解决结构(性能)不可控、工序繁琐、效率较低、费用高昂等问题。

本发明提供一种丝蛋白细胞复合血管支架的制备方法，所述丝蛋白细胞复合血管支架由丝蛋白凝胶和人体血管内皮细胞复合而成，所述丝蛋白细胞复合血管支架的长度为5cm-20cm、口径为0.5cm-2cm，所述丝蛋白细胞复合血管支架的血管壁厚度为0.3mm-5mm，所述丝蛋白细胞复合血管支架的分辨率为0.5μm-2μm、孔隙率为30％-60％、爆破强度为500mmHg-2000mmHg、缝合强度为5N-30N、断裂强度为8MPa-26MPa、断裂伸长率为40％-80％，其制备方法，包括：

(1)获取人体血管图像及数据；

(2)建立高仿真的3D血管模型；

(3)制备丝蛋白凝胶，其中，所述丝蛋白凝胶在制备中经电场处理，所述电场强度为15kV-30kV，处理时间为3min-10min；

(4)将人体血管内皮细胞与制备好的丝蛋白凝胶混合，并进行细胞培养，形成丝蛋白凝胶细胞共混体系，其中，所述丝蛋白凝胶与人体血管内皮细胞共混质量比的比例为95:10-70:30.；