[发明专利]一种活性生物组织工程支架的溶喷制备方法

说明书

本技术方案公开了一种活性生物组织工程支架的溶喷制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将生物医用材料溶解，获得浓度为2～50％的生物医用材料水溶液；(2)向步骤(1)中制得的生物医用材料水溶液中加入免疫球蛋白溶液，制得活性纺丝液；(3)以温度为0～37℃的高压空气喷射流为拉伸动力，进行溶喷纺丝，且采用纺丝接收器接收纺丝；(4)在纤维接收器之后设有细胞打印装置，将含有种子细胞或细胞生长因子的活性溶液打印到步骤(3)中制得纤维膜中，最终制得活性生物组织工程支架。本技术方案中制得的活性生物组织工程支架可在进行适度体外培养后植入人体内用作生物组织工程支架，或作为皮肤组织工程支架，促进伤口愈合。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，特别涉及一种生物组织工程支架的溶喷制备方法。

背景技术

人体组织和器官的缺失或功能衰竭对健康和生命构成了严重威胁。长久以来人类不断地探索和研究利用材料和生物技术改善自身健康水平。1993年，美国麻省理工学院的化学工程师Langer R和哈佛大学医学院的医生Vacanti JP系统地提出了组织工程思想，即在支架材料上种植人体活细胞，在生长因子的作用下生产组织，并提出了组织工程这一概念。

组织工程的基本原理和方法是将体外扩增的自体或异体细胞种植于体外构建的细胞外基质模拟物(支架)中，形成细胞/支架复合物。然后将该细胞-支架复合物植入受损的组织或器官部位，通过植入细胞的增殖与分化以及类细胞外基质支架相匹配的降解吸收而形成机构与功能与目标组织或器官相一致的新组织或器官，从而达到创伤修复和功能重建的目的。

组织工程的研究内容主要集中在种子细胞的培育、组织工程支架支架的研制以及细胞/支架复合物构件组织工程化组织或器官等方面。其中组织工程支架为细胞和组织生长提供适宜的环境，随着细胞的分裂而逐渐降解和消失，从而将新的空间提供给组织和细胞，并使新生成的组织和器官具备了与细胞支架相同的几何外形。支架在构件组织工程化组织或器官中的主要作用包括：(1)为细胞的粘附提供物理支撑，并且将细胞准确地投递到受损部位；(2)为细胞的增、代谢提供空间；(3)提供特定的宏观与微观结构，引导细胞构件特定功能的组织或器官；(4)传递化学或力学信号，调控细胞的表型。组织工程支架的设计和构建涉及三个尺度的问题，分别为宏观(厘米以上尺度)，即外形，微观孔径、孔隙率以及支架表面拓扑结构(微米级尺度)，支架表面粘附蛋白以及基因对细胞的影响(纳米级尺度)。理想的组织工程支架有以下的基本要求：(1)良好的细胞相容性；除满足生物材料的一般要求如无毒、不致畸、降解产物对细胞无毒害作用、不引起炎症反应之外，还要有利于种子细胞的粘附、增殖，更重要的是能激活细胞特异的基因表达，维持细胞的表型表达；(2)良好的生物降解性；支架材料在受损组织修复后应能降解，降解速度应与组织再生的速度相匹配；(3)具有三维立体多孔结构，具有适当的孔径、高的孔隙率及大的比表面积；(4)适当的机械强度，支架应具有与所修复组织相匹配的机械强度，为新生组织提供支撑，能维持组织器官的原有形态；(5)为了防止感染，支架还必须易于消毒和保存。

纳米纤维因具有高比表面积及多孔结构而广泛应用于药物控制释放、人工皮肤、创伤愈合和牙齿增强等医学领域，但目前市面上的用于组织工程支架的纤维膜都通通过静电纺丝技术制备的。静电纺丝的基本原理为：将前驱体溶液带上高压静电，带电的聚合物液滴在电场的作用力下于毛细管的Taylor锥顶点被加速；当电场力足够大时，聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流；细流在喷射过程中溶剂挥发或固化，最终落在接受装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。从静电纺丝的原理可以看出静电纺丝需要高压静电，因此在制备具有生物活性的纤维膜的时候，高压静电势必会影响其在纺丝溶液中添加活性物质的生物活性，从而降低制备的活性生物组织工程支架的生物活性，而且静电纺丝技术制备无纺纤维膜需要较高电压，在操作安全性方面有缺陷，不容易在工业生产中大规模应用，静电纺生产技术处于刚刚进入工业生产阶段，还有很多困难需要克服。

目前无纺纤维膜状组织工程支架的生产大都是制备和细胞培养相分离，容易造成细胞在支架表面的生长。

发明内容