[发明专利]一种用于三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物和三维生物打印人体骨组织的方法

说明书

技术领域

本发明属于脂肪干细胞培养及其分化再生技术领域，具体涉及一种用于三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物和三维生物打印人体骨组织的方法。

背景技术

由于龋病、牙周病、外伤、肿瘤等因素造成的颌面部的骨组织缺损，是口腔科医师经常要面对的难题，骨组织工程技术的出现为骨缺损的修复提供了前景广阔的新选择。人脂肪间充质干细胞（ADSCs）取材于脂肪组织，人体丰富的脂肪组织可为ADSCs的提取提供充足的来源。ADSCs与骨髓间充质干细胞（BMSCs）一样具有多向分化潜能，能逃避免疫识别，具有免疫特赦作用；与 BMSCs 相比，除了来源更加丰富外，其取材较 BMSCs 方便、对供体损伤小，且干细胞含量高及体外扩增能力强，具有易于临床推广等优点，已成为骨组织工程学研究中的热点。目前的研究表明ADSCs还能自分泌功能性细胞因子，包括诱导软骨形成的分子，ADSCs将可能替代BMSCs成为理想的种子细胞。传统的骨组织工程技术，其基本原理是讲体外培养扩增的种子细胞复合到支架材料商，构成细胞-支架复合体，在进行体外培养或植入体内相应的病损部位。传统技术下，对支架材料内部的细胞分布和密度难以精确控制。

三维打印( three - dimensional printing) 技术，即快速成型技术，是一种以数字模型文件为基础，应用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着材料的增多及打印机及原材料价格的降低，其打印速度快、高易用性等优势使其应用于多个领域，其中包括三维生物打印。三维生物打印是在快速成形技术发展的基础上，结合细胞生物学、计算机辅助设计( computer aideddesign，CAD) 和生物材料学等多个领域的研究成果，发展而来的一种新型的组织工程技术，其最终目标是实现器官打印。三维生物打印技术克服了传统组织工程技术的局限性，不但可构建形态、结构复杂的组织工程支架，而且可实现不同密度的种子细胞在不同支架材料中的三维精确定位，还可将细胞和打印基质混合，在计算机辅助下，按照预先设计的特定的三维结构，对活细胞、生物活性组织及相关生物材料等构成的共混合物直接进行逐层堆积。从而更精确的实现细胞的合理分布，做出更接近自然生长骨组织的人工骨组织。目前，国内外的研究中已经证明，将骨髓干细胞进行三维生物打印后，体外培养观察发现仍具有较高的活性以及分化能力。而用人脂肪间充质干细胞打印人体骨组织的方法所得到的骨组织在强度结构和网络结构还存在不合理性，打印体内部细胞难以形成营养供给的通道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物，采用人脂肪间充质干细胞与海藻酸钠-明胶混合物作为微打印基质；材料具有可塑性并可通过温度和交联剂控制其交联过程，符合细胞共混物三维生物打印的低温打印过程的工艺要求和生物学要求。

本发明的另一个目的在于提供一种利用本发明所述的用于三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物三维生物打印人体骨组织的方法，按照预先设计的特定的三维结构，通过结合传统组织工程学支架结构，使打印物具有合理的强度结构和网络结构，使打印物内部细胞形成营养供给的通道。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物，其包含人脂肪间充质干细胞、海藻酸钠、明胶干粉以及作为溶剂的生理盐水的混合物。

作为进一步的方案，本发明所述的混合物中，海藻酸钠的浓度为15-25g/L，明胶的浓度为75-85g/L, 人脂肪间充质干细胞密度为0.5×10⁶-2×10⁶个/mL。

作为进一步的方案，本发明所述的混合物中海藻酸钠的浓度为20g/L，明胶的浓度为80g/L, 人脂肪间充质干细胞密度为1×10⁶个/mL。

作为进一步的方案，本发明所述的人脂肪间充质干细胞是将购买的人脂肪间充质干细胞中加入增值培养基进行传代培养后收集的第四代种子细胞。

作为进一步的方案，本发明所述的增殖培养基为DMEM+10%胎牛血清+1%青、链霉素。

一种利用本发明所述的用于三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物三维生物打印人体骨组织的方法，该方法包括：

传代培养：将人脂肪间充质干细胞置于增值培养基中进行传代培养；