[发明专利]无机-有机复合的活细胞支架及其制备方法和应用

说明书

本发明公开无机‑有机复合的活细胞支架及其制备方法和应用。所述活细胞支架包括无机‑有机复合生物墨水构建形成的支架整体框架以及在所述支架整体框架的三维空间中呈现层状分布的的多种细胞；所述活细胞支架的上半部分为(A‑C)*y的逐层交替排布方式，A为生物墨水，C为支架上层细胞；下半部分为(A‑B)*x的逐层交替排布方式，A为生物墨水，B为支架下层细胞；x、y代表交替排布的循环周期，且均为正整数。所述无机‑有机复合的活细胞支架能够模拟含有血管的人体皮肤真皮层的生理结构，促进血管再生以及真皮结构重建进而加快皮肤再生，对皮肤全层损伤和难愈合创面的治疗具有潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及一种无机-有机复合的活细胞支架及其制备方法和应用，具体涉及一种多细胞分层分布的无机-有机复合生物墨水基的活细胞支架及其制备方法和应用，属于生物技术领域。

背景技术

在日常生活中烧伤、撕裂伤以及糖尿病性溃疡等都可能造成深层难愈合皮肤损伤，这种损伤往往伴随着皮肤血管的严重破坏，导致人体难以自愈。目前临床上的最佳治疗手段是自体移植或异体移植，但自体移植常常存在供体来源不足和产生二次伤口的局限性；异体移植则存在免疫排斥反应。基于以上，使用人工方法制备可用于移植的活体皮肤组织替代物已经成为迫切需求。

近年来新兴起的生物3D打印技术能够同时打印材料和细胞，精确控制细胞在三维空间上的分布，实现人工制备三维组织构建体并用于器官再造。因此，生物3D打印技术具有体外直接构建仿皮肤真皮的活体组织的应用潜力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种无机-有机复合的活细胞支架及其制备方法和应用。所述无机-有机复合的活细胞支架能够模拟含有血管的人体皮肤真皮层的生理结构，促进血管再生以及真皮结构重建进而加快皮肤再生，对皮肤全层损伤和难愈合创面的治疗具有潜在应用价值。

第一方面，本发明提供一种无机-有机复合的活细胞支架。所述活细胞支架包括无机-有机复合生物墨水构建形成的支架整体框架以及在所述支架整体框架的三维空间中呈现层状分布的的多种细胞；所述活细胞支架的上半部分为(A-C)*y的逐层交替排布方式，A为生物墨水，C为支架上层细胞；下半部分为(A-B)*x的逐层交替排布方式，A为生物墨水，B为支架下层细胞；x、y代表交替排布的循环周期，且均为正整数。

不同于将细胞包裹在水凝胶中进行打印的方式，本发明中采用支架与细胞逐层交替排布方式，在保证细胞逐层紧密粘附于支架的基础上，使细胞尽可能暴露在水凝胶外部而不是被水凝胶包裹起来，极大地增强了细胞与外界氧气养料的接触和代谢废物的及时排出，并且两种细胞的相互作用也能够被显著加强。因此，在支架内部的细胞显示出良好的增殖情况，同时成纤维细胞和血管内皮细胞之间的直接作用为实现支架的成血管性能提供了基础。此外，细胞在支架内三维空间中的迁移活动也更加自由。

较佳地，所述支架上层细胞为成纤维细胞。

较佳地，所述支架下层细胞为血管内皮细胞。

该活细胞支架的特点在于两种细胞在支架内的三维空间中呈现层状分布，能够模拟人体皮肤真皮层的细胞分布和生理结构。成纤维细胞分布在支架的上半部分，代表真皮层的主要细胞构成；血管内皮细胞分布在支架的下半部分，呼应真皮层底部密集的血管网络。本发明中所采用的两种细胞上下层分布目的在于模拟天然真皮层的生理结构。在皮肤真皮中存在着丰富的血管网络。真皮浅层中血管细小且少，随着深度增加，血管愈发粗且密集。本发明的重点之一在于制造出一种仿生真皮替代物，因而在结构上必须模拟天然真皮中的上层成纤维细胞下层血管内皮细胞的分布情况，因此采用此设置方式。当其被应用于皮肤损伤修复时，这种仿生的替代物因为具有周围组织保持类似的组织结构，故能够更好地发挥作用。而采用相反的细胞分布方式、即支架上层细胞为血管内皮细胞、支架下层细胞为成纤维细胞，则无法实现上述效果。本发明所述支架是具有功能性的多细胞共培养支架，对于皮肤全层损伤和难愈合创面的治疗具有广阔的应用前景。