[发明专利]一种全层皮肤新型支架和构建方法

说明书

本发明属于组织工程技术领域，尤其涉及一种全层皮肤新型支架和构建方法。本制备方法，包括：一、将可降解淀粉进行酶解，制备成多孔淀粉，二、将多孔淀粉与胶原蛋白肽进行交联，冷冻干燥、制备成多孔支架，三、将成纤维细胞外泌液和TGF‑β混合液装载到多孔支架，再冷冻干燥，制得用于构建全层皮肤新型支架，四、采用微流控装置模拟血液进行细胞培养液微循环，构建全层皮肤培养装置。本发明解决三维细胞支架的力学性能及细胞在支架上贴合扩增问题，以及全层皮肤培养营养供问题的技术缺陷。

技术领域

本发明属于组织工程技术领域，尤其涉及一种全层皮肤新型支架和构建方法。

背景技术

在细胞和组织培养领域，从上世纪70年代起二维（2D）培养科学家已经看到其局限性，开始更多地关注三维（3D）培养的优点，目前越来越多的研究从细胞培养的平面环境中转变到三维培养。细胞增殖，分化和代谢等生理活动都严重受到微环境的影响。当前细胞生物学研究大多还是在二维平面培养进行，这种平面培养、生长方式与机体内立体环境差别很大，导致细胞形态、分化、细胞与基质间的相互作用以及细胞与细胞间的相互作用与体内生理条件下细胞的行为存在明显差异。2D和3D环境下培养的细胞相比较，诸多生理指标都显著不同，例如原代小鼠乳腺管腔上皮细胞(mammaryluminal epithelial cells, MEC)在3D基底膜基质中增殖的时间明显长于2D培养环境；更有甚者，有时药物作用于2D培养的细胞呈现的效应与3D细胞相反。3D培养可以设计模拟体内的生理环境，让细胞在生理行为上与机体实际的生理环境更接近。随着在生物相关性，通量，产出量等方面的改进，伴随3D培养成本的降低，3D培养在再生医学，基础研究和药物研发中的应用将越来越广泛，一场细胞由2D培养走向3D的变革正在发生。组织工程皮肤在临床皮肤再生修复、化学品安全毒理与功效测试以及皮肤疾病研究等领域均有重要的应用。特别是欧美动物替代测试的推广，已造成贸易壁垒，严重影响我国经济发展，迫切需要有效且简便的方法构建组织结构与功能与人体皮肤更加相近的组织工程皮肤。

因此，制备一种组织培养周期短，可较快构建细胞共培养体系、生物相容性好、成本低和力学性能较强，更接近人体真实环境的全层皮肤构建支架是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明一种全层皮肤新型支架和构建方法能有效解决目前三维细胞支架的力学性能及细胞在支架上贴合扩增问题，以及全层皮肤培养营养供问题的技术缺陷。

本发明公开了一种全层皮肤新型支架和构建方法，包括：

步骤一、将可降解淀粉进行酶降解后，制备成多孔淀粉；

步骤二、将多孔淀粉与胶原蛋白肽交联，冷冻干燥，制备成多孔支架；

步骤三、将成纤维细胞外泌液和TGF-β混合液装载到多孔支架，再冷冻干燥，制得用于构建全层皮肤新型支架；

步骤四、采用微流控装置模拟血液进行细胞培养液微循环，构建全层皮肤培养装置。

作为优选，所述的可降解淀粉包括玉米淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉及木薯淀粉中的一种或多种。

更为优选，所述步骤一具体为称取可降解淀粉溶解于去离子水中，搅拌均匀后，加入α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶为1:10-10:1(w：w),复合酶用量为2.4%,反应温度50℃,体系pH值为6.0,反应时间为24h。

更为优选，所述胶原蛋白肽的分子量在1000道尔顿以下。

具体的，将淀粉多孔和胶原蛋白肽放入模具中，放入-20℃冰箱，冷冻干燥后，置于140℃烘箱热交联2-4 h。

作为优选，成纤维细胞外泌液和TGF-b混合液装载多孔支架中。

作为优选，所述步骤三的交联处理具体为高温热交联处理或/和化学交联处理。