[发明专利]一种多通道挤出3D生物打印制备仿生骨骼肌复合组织

说明书

本发明公开了一种多通道挤出3D生物打印制备仿生骨骼肌复合组织，其制备方法包括以下步骤：配制骨支架仿生生物墨水、骨膜仿生生物墨水、肌纤维膜仿生生物墨水、肌肉仿生生物墨水；将MSCs和C2C12分别与对应的仿生生物墨水混合；使用多通道挤出3D生物打印机打印成型仿生骨、仿生骨膜、仿生肌纤维膜、仿生肌肉四层复合组织工程支架。本发明一种多通道挤出3D生物打印制备仿生骨骼肌复合组织，能够使创伤性骨骼肌损伤恢复时纤维化最小；通过多通道挤出3D生物打印制备的仿生骨骼肌复合组织，可以同时替代骨和骨骼肌的结构和功能，支持成肌细胞和成骨细胞的增殖和分化；并且利用3D生物打印技术使植入物易于定制，从而适应任何缺损形状。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，特别涉及一种多通道挤出3D生物打印制备仿生骨骼肌复合组织。

背景技术

骨骼肌是人体最大和最重要的器官之一，占体重的45%(Choi, J. S. et al.Journal of Controlled Release. 2016, 222:107-115)。其中每两个人中就有一个人以上受到骨骼肌损伤的影响。机动车事故、挤压伤和爆炸造成的严重创伤性肌肉损伤都是造成严重残疾的原因，并且会导致严重的疼和痛漫长的恢复期，加重病人的经济负担(Yelin,E., et al. Seminars in Arthritis and Rheumatism. 46(3):259-260 )。肌肉功能依赖于稳定的骨头上适当的插入点，所以骨和肌肉都受损的创伤愈合的特别差。虽然最近在骨^—肌肉组织工程方面取得了进展，但是目前还没有临床可用的有效的骨^—肌肉植入物。这主要是由于设计和构建由具有不同物理化学性质的多种类型组织组成的三维（3D）构建体具有一定的复杂性。

治疗骨骼肌损伤的一个关键的临床挑战是骨骼肌损伤主要通过结疤而不是肌肉再生来愈合。这种纤维性疤痕组织是不柔韧的，没有功能的，并且限制了肌肉力量的恢复(Lemos, D. R. et al. Nature Medicine 2015, 21: 786-794)。我们可以通过开发有效的骨^—肌肉植入物以支持功能性肌肉组织的再生来克服纤维化。但是目前还没有一种有效的植入材料可以同时替代骨和骨骼肌的结构和功能，从而使这些区域的细胞都能正常生长。另外，骨骼肌损伤没有确定的形状或尺寸，这使得不可能提前设计植入物。目前，重建骨^—肌肉组织的方法大多数依赖于自体移植物的移植。然而自体移植物受到骨头的数量的限制，并且在重建手术期间可能会引起提供骨头部位发生病变。虽然涉及骨和肌肉的皮瓣可以转移，但这块肌肉没有功能，不能与支撑肌肉组织相结合。因此，本发明提出一种多通道挤出3D生物打印制备仿生骨骼肌复合组织，能够同时支持功能性骨骼肌和骨组织再生的新型骨^—肌肉组织植入物，这种用于治疗骨骼和肌肉严重损伤的有效骨^—肌肉植入物是重建仿生的、连续的骨骼/肌肉结构，在创伤性骨骼肌损伤恢复时，使纤维化最小化，能够支持成肌细胞和成骨细胞的增殖和分化，易于定制以适应任何缺损形状。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多通道挤出3D生物打印制备仿生骨骼肌复合组织，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多通道挤出3D生物打印制备仿生骨骼肌复合组织的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、通过向明胶水溶液中滴加甲基丙烯酸酐（MA），得到高MA取代度和低MA取代度的甲基丙烯酸酯化明胶（GelMA）溶液，GelMA溶液包括仿生骨、仿生骨膜、仿生肌纤维膜、仿生肌肉四种，将甲基丙烯酸酯化明胶溶在低温下冷冻干燥，制得冻干GelMA；

S2、将步骤S1中不同浓度的冻干GelMA、藻酸盐（SA）和明胶溶解于去离子水中，得到不同比例的GelMA预聚物溶液；