[发明专利]一种快速血管化的组织工程皮肤及其构建方法

说明书

本发明涉及组织工程技术领域，具体涉及一种快速血管化的组织工程皮肤及其构建方法。分别构建真皮层和皮下脂肪层，然后进行组合培养。其中真皮层水凝胶负载成纤维细胞和内皮祖细胞‑微载体复合物，皮下脂肪层水凝胶负载脂肪干细胞和内皮祖细胞‑微载体复合物。所述内皮祖细胞‑微载体复合物为动态灌注脉冲条件下培养所得，微载体有微管和微球两种形式，内皮祖细胞在微载体上单层生长，融合成膜，分别模拟毛细血管管腔和毛细血管网络交汇点。微载体上负载血管形成相关因子，在组织工程皮肤培养过程中缓慢释放，加速毛细血管网络成熟。

技术领域

本发明涉及组织工程技术领域，具体涉及一种快速血管化的组织工程皮肤及其构建方法。

背景技术

皮肤是人体面积最大的器官，由于直接与外界接触，环境中包括物理、化学在内的多种因素皆会导致皮肤的损伤。全国每年新增数千万不同类型的皮肤缺损患者，包括烧伤、软组织坏死、手术切除等引起的广泛皮肤组织缺损，而临床上自体皮肤移植供区有限且会造成新的创口。组织工程皮肤的出现为大面积皮肤缺损患者提供了一种新的治疗方法。

正常皮肤由外向内依次分为表皮层，真皮层和皮下脂肪层：表皮层主要起屏障功能，无血管结构，因相对较薄，可通过渗透作用从真皮层获得营养供应；真皮层含大量水分，让皮肤富有延展性和弹性，皮下脂肪层支持真皮结构，其中的脂肪干细胞旁分泌多种细胞因子，通过多种途径调节滋养真皮层。真皮层和皮下脂肪层相对较厚，含有丰富的毛细血管网络，运输营养物质和排泄代谢废物。随着皮肤组织工程研究的进展，各种人工皮肤产品相继问世，为模拟天然皮肤结构，目前组织工程皮肤主要分为人工表皮替代物、人工真皮替代物、人工复合皮替代物等。通过人造皮肤替代物的植入，可防止体液丢失和感染，促进伤口愈合，起到修复效果。但目前仍然存在很多问题，例如人工真皮替代物血管化速度慢、数量少，移植的组织工程皮肤不能及时建立血液供应而发生坏死，导致移植失败或者修复周期延长，增加患者痛苦和治疗成本。因此加快组织工程皮肤的血管化速度，是提高组织工程皮肤移植成活率的关键，也是相关领域的研究热点。

皮肤组织中的血管结构以毛细血管为主，是成网状分布的最微细的血管，其管壁只有一层扁平的内皮细胞，便于进行物质交换。目前，在组织工程皮肤中加速血管生成的一个重要方法是直接将内皮祖细胞与成纤维细胞或者脂肪干细胞混合后进行培养，其中内皮祖细胞又被称为血管内皮干细胞，不仅直接参与缺血组织的干细胞血管发生，而且通过分化为内皮细胞参与局部新生血管形成过程。成纤维细胞是皮肤真皮层中的主要细胞，在构建组织工程真皮时，在成纤维细胞中掺入内皮细胞，能得到含类血管结构的皮肤，缩短伤口愈合时间。脂肪干细胞则是皮下脂肪组织中的一种具有多向分化潜能的干细胞，取材容易，来源充足，体外培养扩增速度快、可充分满足临床治疗需求。将内皮细胞与脂肪干细胞共培养，在早期可促进脂肪组织再生和血管形成。

组织工程皮肤的血管形成策略，除了种子细胞之外，还受到支架材料的影响。支架的三维结构允许细胞的黏附增殖、向内生长并为血管生长提供必要的空间，因此影响血管形成过程。支架结构的孔隙率、孔隙大小、机械强度、生物降解等均能在不同程度影响血管化。实验证明孔径200μm的支架有利于形成低密度和深穿透的具有大血管的血管网络，而孔径200μm的支架有利于形成较高密度和较低穿透深度的较小血管。水凝胶是最常见的生物支架材料，是由天然亲水聚合物形成的三维(3D)网络结构，包括多糖(例如透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖和纤维素)、蛋白质(胶原蛋白、明胶)和DNA等，类似于天然细胞外基质。