[发明专利]一种人源性生物组织材料及培养细胞刺激方法和装置

说明书

本发明提供了一种人源性生物组织材料及动态培养细胞刺激方法和装置。该生物组织材料包含体外培养基体，并含有多个可容纳待培养细胞的可塑形腔。培养过程中将细胞置于可塑形腔分泌细胞外基质(ECM)。动态培养方法包括将细胞置于所述可塑形腔，并在不同的时间点对其施加不同方式的外力以刺激细胞分泌ECM。根据不同的待植入部位，选择不同方向、大小及角度的机械力刺激细胞，使其分泌更多的ECM，并起到塑形作用，形成“生物材料+塑形细胞+ECM”的复合生物材料。通过力学刺激复合生物材料成为一个有机整合体，避免了化学交联剂的使用。复合材料中的细胞成分(免疫成分)可以去除。获得的生物组织材料包括血管、疝气补片、肌腱、软骨、肌肉等。

技术领域

本发明涉及生物组织材料技术领域，更具体地，涉及一种人源性生物组织材料及培养细胞刺激方法和装置。

背景技术

目前临床上广泛使用的生物材料如人工血管、疝气补片主要缺点有：(1)人工顺应性较差、不具备人体动脉的柔韧性与弹性，这个缺陷在与小口径动脉吻合时就表现的非常明显，这也是血栓易在吻合口部位形成的主要原因，导致血栓形成及内膜增生，远期通畅率极低；(2)疝气补片容易发生感染、瘢痕、不适感、局部积液、纤维包膜的形成，若感染需取出；(3)普通的天然材料要化学交联剂把一个一个分子强行连接在一起，否则在体内会被快速降解，而化学交联都有毒性，如戊二醛交联剂，它可以让蛋白质变性，有致癌性；(4)用自体细胞培养人源性生物材料如血管、肌腱等，则周期太长，而异体细胞会产生免疫排斥。

细胞外基质(ECM)处于力学环境中，许多ECM成分都直接或间接地受到机械力地调控，并能将力学信号转化为适当的反应。ECM处在不断代谢更新、降解重塑的动态平衡之中。力学刺激不仅能直接引起ECM成分的表达变化，还可通过调控ECM基因表达而使ECM成分变化。

通过力学性能刺激下动态培养生物材料，产生人源性ECM，能够很好的解决生物材料来源有限、免疫排斥和炎症反应等问题；而通过对高分子材料进行相应的结构设计使其具有抗感染和自洁净的能力，同时又兼顾了移植物特有的力学性能。如经过体外塑形的人源性天然材料与高分子材料交错在一起的生物血管，具有近似人体动脉的顺应性，弹性和力学性能，而缝合时由于血管壁的胶原蛋白纤维可以避免针眼渗血。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的第一目的在于，针对上述缺陷和不足，解决现有技术中生物组织材料顺应性差，不能很好的适应人体活动部位的运动趋势的技术问题，提供一种人源性生物组织材料。

本发明的第二目的在于，针对上述缺陷和不足，解决现有技术中缺乏改善生物组织材料顺应性的有效方法，提供一种塑形方法以提高顺应性、刺激分泌以及提高生物材料的弹性恢复能力。

本发明的第三目的在于，针对上述缺陷和不足，解决现有技术中缺少有效改善生物组织材料顺应性的装置，提供一种机械力学刺激下动态培养人源性生物组织材料的塑形装置。

为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案为：

本发明所述的提高人体植入处的顺应性的一种人源性生物组织材料，包括体外培养基体，所述体外培养基体包括形成于体外培养基体内部的多个可塑形腔，所述可塑形腔能够容纳待培养细胞分泌出的细胞外基质，培养过程中待培养细胞分泌细胞外基质进入可塑形腔，细胞外基质的增加对可塑形腔的形状产生塑形作用。

优选地，所述体外培养基体包括细胞培养层，所述细胞培养层形成能够容纳待培养细胞并用于为待培养细胞培养提供生长空间的第一可塑形腔。

优选地，所述体外培养基体还包括与细胞培养层相互结合的加强层，所述加强层形成小体积且密集排布的第二可塑形腔，所述加强层用于加强体外培养基体的结构强度。