专利名称：一种组织工程支架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及仿生组织的生物制造技术领域，特别涉及一种组织工程支架。
背景技术：
组织器官移植是治疗各种慢性器官病变的最有效的手段，然而供体的匾乏一直制约着组织器官移植。组织工程为体外培养活体组织器官提供了可能，它有望恢复人体组织器官更多的生化功能。然而肝组织工程对支架结构有特定的要求支架内应存在三种形态的微观结构一光滑的微管道、孔洞及二者之间的半透孔隙。微管供内皮细胞贴壁生长形成血管(血窦)，孔洞供肝细胞聚团生长形成肝细胞索，半透孔隙是尺度更小的微观结构，其大小应使营养液通过，但对血浆细胞有阻隔作用。因此，如何制造这种独特结构的支架成为肝组织工程的关键问题之一。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种结构简单、生产效率高、 使用效果好的组织工程支架。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种组织工程支架，包括多个依次层叠固定的支架单层，每个支架单层表面开设有血管网通道和细胞孔洞，所述血管网通道纵横交错设置，所述细胞孔洞开设于所述血管网通道纵横相交的位置。上述的组织工程支架的制造工艺，包括以下步骤1)母模成型；模拟组织器官的内部微观结构，进行仿生设计，构建组织工程支架模型，并采用快速成型技术或微机电系统技术成型组织工程支架母模；2)制模；将聚二甲基硅氧烷与固化剂均勻混合，浇注于所述母模上，加热固化或光固化，使得聚二甲基硅氧烷预聚物发生交联反应而固化，制得弹性体模具；3)支架单层成型；将生物可降解材料溶液注入所述弹性体模具，凝固而成型；4)冷冻干燥致孔，以使支架高孔隙化，然后脱模；5)支架单层定位堆叠，支架单层层间固定，制得组织工程支架。本实用新型的进一步技术方案包括所述支架单层包括干细胞层支架单层和内皮细胞层支架单层，所述干细胞层支架单层和内皮细胞层支架单层交错层叠。其中，所述干细胞层支架单层和内皮细胞层支架单层之间夹设有可降解半透膜。进一步地，每相邻两所述支架单层之间通过可吸收手术缝合线缝合固接。本实用新型有益效果为本实用新型包括多个依次层叠固定的支架单层，每个支架单层表面开设有血管网通道和细胞孔洞，所述血管网通道纵横交错设置，所述细胞孔洞开设于所述血管网通道纵横相交的位置，结构简单，具有主管道可控性好、不易堵塞的优点；且由于结构简单，与之相匹配的模具结构简单，易于加工和控制精度，同样，所述支架单层层叠定位时易便于定位；结构强度高，完成层叠后可以保持支架单层的结构稳定，有助于细胞成长成形成组织。
利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。附图1是本实用新型的一种组织工程支架的支架单层结构示意图。附图2是本实用新型的一种组织工程支架的支架单层正面结构示意图。附图3是本实用新型的一种组织工程支架的结构示意图。图1、图2和图3中包括1——支架单层11——血管网通道12——细胞孔洞13——干细胞层支架单层14——内皮细胞层支架单层2——可降解半透膜。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。如图1、图2、图3所示，根据该组织工程支架的制造工艺所制备的组织工程支架， 包括多个依次层叠固定的支架单层1，每个支架单层1表面开设有血管网通道11和细胞孔洞12，所述血管网通道11纵横交错设置，所述细胞孔洞12开设于所述血管网通道11纵横相交的位置。本实用新型所述的组织工程支架具有主管道可控性好、不易堵塞的优点；且由于结构简单，与之相匹配的模具结构简单，易于加工和控制精度，同样，所述支架单层1层叠定位时易便于定位；结构强度高，完成层叠后可以保持支架单层1的结构稳定，有助于细胞成长成形成组织。而由于采用上述的制造工艺成型，孔隙率高，其结构足以满足实现人工组织向自然组织转变的目的。如图3所示，根据待成长的组织结构特点，本实用新型所述支架单层1可以包括干细胞层支架单层13和内皮细胞层支架单层14，所述干细胞层支架单层13和内皮细胞层支架单层14交错层叠；从而使各支架单层1通过层层堆叠而形成具有不同微特征层的立体组织工程支架，提高了本适用范围。其中，所述干细胞层支架单层13和内皮细胞层支架单层14之间夹设有可降解半透膜2。所述可降解半透膜2使所述干细胞层支架单层13和内皮细胞层支架单层14之间具有半通透特性。其中，本实用新型每相邻两所述支架单层1之间可以通过可吸收手术缝合线缝合固接。相对于通过溶剂粘合，缝合的方式对支架单层1层间的干扰小，有利于细胞流动和附着生长成团。本实用新型所述的组织工程支架的制造工艺，包括以下步骤1)母模成型；模拟组织器官的内部微观结构，进行仿生设计，构建组织工程支架模型，并采用快速成型技术或微机电系统技术成型组织工程支架母模。具体的，用流体分析技术来分析压力-流动关系、在管道里细胞流动状态、血管和细胞的应力分布，以及组织细胞团的形态、分布等结构参数，设计完整的支架系统模型，使设计的支架结构符合细胞粘附和生长具有良好的流体力学性能的条件。其中，所述的快速成型技术活微机电系统技术为成熟可靠的现有技术。2)制模；将聚二甲基硅氧烷与固化剂均勻混合，浇注于所述母模上，加热固化或光固化，使得聚二甲基硅氧烷预聚物发生交联反应而固化，制得弹性体模具。其中，将聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)的主剂和固化剂均勻混合，待混合过程中的气泡排除完全后再浇铸在母模上，以使制得的弹性体模具具有合格的结构尺寸精度和结构强度。其中，所述的聚二甲基硅氧烷材料具有低的玻璃化温度(_119°C )，耐热、耐氧老化、稳定性好，具有良好疏水性、低表面能及优良的抗紫外线能力等特点；且耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小，防水性、表面张力小，具有导热性。以这种材料制备的弹性体模具具有良好的柔韧性、导热性和耐温惰性；一方面便于支架脱模，减少脱模时支架损伤的几率， 有利于提高加工良品率；另一方面，亦可满足持续生产时温差变化大且变化频繁的工作环境，使用寿命长，变形小，有利于控制支架成型精度；并由于有良好的导热性，有利于后续的冷冻工序中支架快速冷冻干燥，以提高支架的成孔隙率，从而提高了支架的使用效果。3)支架单层成型；将生物可降解材料溶液注入所述弹性体模具，凝固而成型。4)冷冻干燥致孔，以使支架高孔隙化，然后脱模。5)支架单层定位堆叠，支架单层层间固定，制得组织工程支架。上述的制造工艺由于采用聚二甲基硅氧烷制备成型模具，并采用生物可降解材料作为支架材料，通过微制造技术和传统成孔方法结合构建组织工程支架，既保持了支架的高孔隙率，又较好的实现了支架微结构的主动设计和成型精度可控，成型效果好，加工效率尚，良品率尚。进一步地，在所述步骤3)之前还包括以下步骤3a)在弹性模具内涂覆聚乙烯醇层，以便脱模。由于聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,简称PVA )具有PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，但几乎不溶于有机溶剂的特性，故而可以在所述聚二甲基硅氧烷的弹性体模具模腔与可生物降解材料溶液之间形成一层隔离膜，使可生物降解材料凝固后与模腔无粘连，便于脱模。其中，所述的生物可降解材料为聚乳酸材料。目前普遍认为，组织细胞只有在接近于细胞外基质的环境下，才能保持正常的形态和极性，并完成功能表达。人工合成材料与细胞外基质差异较大，主要是对细胞缺乏特异性黏附；而有的可降解材料则由于亲水性强，在体内降解过快，不利于组织成形。而聚乳酸材料生物特性接近细胞外基质，降解速度适中， 是较优选的支架材料。其中，所述步骤5)中的支架单层层间固定，具体指通过溶剂粘合的方法使两层支架单层粘合固定。或者是，所述步骤5)中的支架单层层间固定，具体指通过可吸收手术缝合线缝合各支架单层，而形成三维组织工程支架。以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
权利要求1.一种组织工程支架，它包括多个依次层叠固定的支架单层，其特征在于每个所述支架单层表面开设有血管网通道和细胞孔洞，所述血管网通道纵横交错设置，所述细胞孔洞开设于所述血管网通道纵横相交的位置。
2.根据权利要求1所述的组织工程支架，其特征在于所述支架单层包括干细胞层支架单层和内皮细胞层支架单层，所述干细胞层支架单层和内皮细胞层支架单层交错层叠。
3.根据权利要求2所述的组织工程支架，其特征在于所述干细胞层支架单层和内皮细胞层支架单层之间夹设有可降解半透膜。
4.根据权利要求3所述的组织工程支架，其特征在于每相邻两所述支架单层之间通过可吸收手术缝合线缝合固接。
专利摘要一种组织工程支架，包括多个依次层叠固定的支架单层，每个支架单层表面开设有血管网通道和细胞孔洞，所述血管网通道纵横交错设置，所述细胞孔洞开设于所述血管网通道纵横相交的位置，结构简单，具有主管道可控性好、不易堵塞的优点；且由于结构简单，与之相匹配的模具结构简单，易于加工和控制精度，同样，所述支架单层层叠定位时易便于定位；结构强度高，完成层叠后可以保持支架单层的结构稳定，有助于细胞成长成形成组织。
文档编号A61F2/90GK201939539SQ20102069512
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者四库 申请人:东莞理工学院