复合工艺制备类血管网络通道的方法与流程

本发明涉及一种血管化空间结构血管化空间结构的制备方法，特别是涉及一种采用电纺丝方法制备类血管网络通道的方法，应用于动物体组织生物制造技术领域。

背景技术：

随着组织工程的发展，对于构建大体积的组织工程来说存在着较多的问题，血管化成为目前面临的非常大的困难之一。特别对于目前研究比较多的骨和软骨组织的再生修复，特别是软骨组织里面的血管化程度非常的高，如果没有血管化，则面临主要问题就是组织会缺血坏死。随着组织工程技术的发展，越来越多的研究开始尝试制备复合生理学需求的大体积的组织，因此保证血管化是构建大块组织结构的关键因素。预血管结构网络的构建是目前生物制造领域解决血管化的有效途径之一，预血管结构网络对于组织内细胞的营养供给、气体交换、生长因子和蛋白质的传递以及细胞的新陈代谢有着极其重要的意义。而对于制备的血管化通道的细胞活性又是一大重要的问题，促进细胞在微通道中快速黏附生长和分化，并成形内皮化对于血管的结构来说非常的重要。

目前，很多的研究在解决血管化的方式上面，采用同轴挤出化学交联的方式来制备微血管结构，但是存在的问题是只是单一通道的血管制备，对于生物体结构的血管结构，都是具有分叉且空间结构的，用此类方式的制备分叉结构比较困难，因此，此类方法不能够有效的解决血管化的问题。

在实现血管化空间结构方面，很多的研究都是采用牺牲材料的方式生成微血管通道，基本都利用具有温度或其他等响应的材料，制备成血管模型之后，采用浇铸的方式成形，然后将其材料牺牲掉，成形血管通道，但其通道结构单一，强度较低，而且对于后期的细胞的接种，不容易使得细胞进行黏附和生长。因此，此类单一的方式对于解决血管化的问题还存在着不足。

在解决血管通道内皮化方面，目前还没有提出相应的措施或者方法来促使细胞在血管通道中加快黏附及生长繁殖，从而提高细胞的活性，加快内皮化进程，生长成内皮层。因此，通过促进血管通道中细胞的黏附生长繁殖对于解决血管化问题具有重要的意义。目前制备类血管网络通道的工艺还不理想，这成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，能促进血管化，将电纺丝技术复合在通道制备过程中，结合类模具的方式制备复合的类血管通道，并且其结构中复合电纺，促使细胞的黏附生长及繁殖，从而促进血管内皮层的成形，从而仿生组织血管结构，成形具有不同尺寸的空间结构的类血管网络通道，为组织结构提供营养物质及氧气等，促进组织结构更好的生长，为解决组织工程中面临的重要难题提供一种新的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：

a.搭建类血管网络通道结构支架：

采用复合工艺制备类血管网络通道，采用不同尺寸的金属丝作为血管模型支架搭建材料，将金属丝按照所需进行组合连接制备所需尺寸和形状的类血管微通道，并按照所需血管分叉结构和分支血管的空间结构搭建金属丝模具支架结构，得到类血管网络通道结构支架；优选直径为20～500微米的铜丝或直径为9～100微米的钨丝作为血管模型支架搭建材料，搭建金属丝模具支架结构；

b.类血管网络通道结构支架的表面预处理：

采用石蜡作为外层材料，对在所述步骤a中制备的类血管网络通道结构支架进行包裹处理，使构成类血管网络通道结构支架的全部金属丝外表面被石蜡外层覆盖，在血管分叉结构的连接部位用石蜡包封，使类血管网络通道结构支架外表面形成连续并且光滑过度的石蜡外表包裹层，制备复合材料的血管网络通道芯型；

c.结合电纺丝工艺和交联固化制备类血管网络通道：

采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，使电纺丝缠绕在每根金属丝支架部分的石蜡外层的表面上，在血管网络通道芯型的表面成形电纺丝层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的生物材料溶液中，使类血管网络通道内壁结构体交联固化，将电纺丝层和生物材料凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体；电纺丝方法优选采用的电纺丝材料为聚乙内酯(pcl)和聚乙烯醇(pva)中的任意一种材料或二者的混合物；优选采用静电纺丝工艺，并控制纳米级细丝直径不高于200nm，在类血管网络通道结构支架的石蜡表层上电纺成形纳米级细丝薄膜层，作为复合结构的类血管网络通道的内表面层；优选采用混合了转谷氨酰胺酶交联剂的生物材料溶液作为交联反应物溶液；生物材料溶液中的生物材料优选采用明胶和聚二甲基硅氧烷(pdms)中的任意一种材料或二者的混合物；

d.类血管网络通道后处理：

将在所述步骤c中制备的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体从混合了交联剂的生物材料溶液中取出，使用刀具对其表面进行精整修饰，得到类血管网络通道外部形貌，并使其金属丝模具支架结构的前后端露出来；

e.消除血管网络通道芯型从而制备类血管网络通道成品：

在维持经过所述步骤d后处理的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的电纺丝层不熔化的条件下，使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的石蜡夹层熔化，使石蜡流出或溶出，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，从而使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的金属丝模具支架结构的金属丝松动，然后将金属丝从通道拔去出来，则成形类血管网络通道，其类血管网络通道的内表面为电纺丝层，其电纺丝外表面交联固化在交联材料中，即复合结构的类血管网络通道制备完成。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中，采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，在血管网络通道芯型的表面成形一层电纺丝层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体放置在浇铸槽，再注入混合了交联剂的生物材料溶液，使类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的生物材料溶液中，采用如下方法任意之一进行交联处理：

方法一：首先在零下80摄氏度下交联4分钟，然后在37℃的温度下进行交联至少4h；

方法二：在不低于70℃的温度下进行交联至少1h；

通过交联，使类血管网络通道内壁结构体的电纺丝薄膜进行交联固化，将电纺丝层和生物材料凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤e中，在维持经过所述步骤d后处理的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的电纺丝层不熔化的条件下，将具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体放入到热水中，控制温度不高于64℃，将包裹在金属丝表面的石蜡融化，溶解在热水中，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，从而使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的金属丝模具支架结构的金属丝松动，然后将金属丝从通道拔去出来，则成形类血管网络通道。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，采用石蜡将多段的金属丝搭建的血管模型支架结构进行包裹，通过石蜡使得搭建的金属丝支架结构模型进行定形，而且使得多根金属丝包裹在一起，防止其再次发生分叉或者弯折；而且在金属丝支架的表面包裹石蜡，能够填满金属丝间的间隙，从而得到表面光滑的石蜡层。

作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，在制作完成金属丝模具支架结构后，将搭建好的金属模具支架结构进行预处理，通过电化学的方法，除去表面的杂质和氧化层，并进行表面清洗和干燥，使得金属丝表面光滑洁净的金属丝，然后在非氧化气氛环境下，继续进行所述步骤b类血管网络通道结构支架的表面预处理，在金属丝外表面包覆石蜡外层。

对于本发明制备的类血管网络微通道中，由生物材料交联的水凝胶或其他固化层，能分别和电纺产生的电纺丝层进行复合，从而成形类血管网络微通道，其通道的内表面是由电纺产生的纳米细丝构成的薄膜，而且其电纺的外表面交联固化在生物材料溶液中，其复合形式的制备，内表面的电纺结构有助于后期细胞接种时细胞的黏附生长和繁殖，提高了细胞的活性，有助于促进细胞内皮化的产生，从而形成内皮层；而且对于制备的类血管网络通道的结构来讲，其生物体的微血管结构就是具有双层的结构，包括基础层和细胞长成的内皮层。其中本发明也通过复合的工艺制备出仿生的血管结构层，其中电纺的电纺丝层能作为基础层，再通过在类血管网络通道中培养细胞，细胞生长分化产生内皮层。此外将电纺丝结构层外侧交联固化在生物材料中，从而成形了复合材料结构的组织结构制备，即也增大了组织结构的强度和韧性。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.与现有的针对人体组织修复制作分叉血管网络结构相比较，本发明利用复合的方法制备了具有不同尺寸的血管网络结构，而且解决了制备分叉结构的难题，制备出了具有不同尺寸的分叉的空间类血管网络通道结构；

2.本发明制备的类血管网络通道具有复合材料结构，结合电纺丝技术及水凝胶的脚链，成形电纺聚乙内酯得到的纳米级细丝薄膜层，相较于现有研究技术，有助于细胞的黏附生长和分化，提高了细胞的活性，促进细胞内皮化及内皮层的成形；而且成形之后即为双层结构，具有与生物体微血管的结构层次相似的结构，仿生血管层结构设计有助于减少与生物体之间的差距，有利于后期临床试验；

3.本发明制备的复合类血管网络结构，通过将电纺的纳米级细丝薄膜与生物材料溶液交联固化在一起，成形复合的组织结构形式，使也增加了成形的组织结构的强度和韧性。

4.本发明制备方法过程中，采石蜡进行包裹铜丝的技术方案，有助于定形和后期溶解取出铜丝结构，方便了实验操作；本发明制备血管网络结构，模具材料容易获得而廉价，容易成形不同的空间结构及分叉结构；本发明提供了一种操作简单、高效、便捷的类血管网络通道制备工艺，易于推广应用，对生物体的生命与健康具有重大意义。

附图说明

图1为本发明实施例一制备铜丝模具支架结构及石蜡浸涂过程示意图。

图2为本发明实施例一制备包裹电纺丝层的成形原理结构示意图。

图3为本发明实施例一制备复合结构的类血管网络通道的过程示意图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一

在本实施例中，参加图1、图2、图3，一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：

a.搭建类血管网络通道结构支架：

采用复合工艺制备类血管网络通道，采用直径为20～500微米的不同尺寸的多段的铜丝作为血管模型支架搭建材料，通过使用不同直径的铜丝，将其按照所需搭建的尺寸和形状的类血管微通道结构模型剪成所需的不同的长度的铜丝，然后按照设计的血管结构将铜丝扭在一起，通过不同直径的铜丝进行组合，成形不同尺寸的分叉结构，而且其具有空间结构，按照所需血管分叉结构和分支血管的空间结构搭建金属丝模具支架结构，得到类血管网络通道结构支架；

b.类血管网络通道结构支架的表面预处理：

在制作完成金属丝模具支架结构后，将搭建好的金属模具支架结构进行预处理，通过电化学的方法，除去表面的杂质和氧化层，并进行表面清洗和干燥，使得金属丝表面光滑洁净的金属丝；采用石蜡作为外层材料，将在所述步骤a中制备的用铜丝制备好的模具支架结构进行表面处理以及消毒杀菌的处理，之后将其同镊子夹着浸入到石蜡溶液中，使其模具支架结构的表面包裹一层石蜡，从而使得铜丝全部包裹在石蜡中，有助于模具结构的定形，使得铜丝包裹在一起，防止在后续操作中出现铜丝的再分叉或者脱落，而且通过石蜡的包裹，使得模具支架表面更加光滑，有助于产生顺滑的血管通道，操作过程如图1所示，利用石蜡将在所述步骤a中制备的利用多段的金属丝搭建的血管模型支架结构进行包裹，使构成类血管网络通道结构支架的全部金属丝外表面被石蜡外层覆盖，在血管分叉结构的连接部位用石蜡包封，使类血管网络通道结构支架外表面形成连续并且光滑过度的石蜡外表包裹层，制备复合材料的血管网络通道芯型；通过石蜡使得搭建的金属丝支架结构模型进行定形，而且使得多根金属丝包裹在一起，防止其再次发生分叉或者弯折；而且在金属丝支架的表面包裹石蜡，能够填满金属丝间的间隙，从而得到表面光滑的石蜡层；

c.结合电纺丝工艺和交联固化制备类血管网络通道：

采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，选用的电纺材料为聚乙内酯(pcl)，并控制纳米级细丝直径不高于200nm，将包裹了石蜡的铜丝模具支架结构安装在电纺丝装置上面，将其一端装夹在电纺丝平台的一端的转轴上面，并且使得其一端接地，此平台可以进行左右的移动，转轴带动着模具支架结构进行旋转，将电纺丝材料聚乙内酯(pcl)按照所需的浓度进行配比，加入到电纺注射器装置中，进行电纺丝，其中聚乙内酯(pcl)的浓度保证本实施例制备的成形纳米级细丝薄膜层能够实现，电纺丝平台的旋转和左右移动的相互结合，使得模具支架表面电纺出一层电纺薄膜，使得电纺丝将其整个支架结构的表面全部都包裹一层电纺丝层之后，停止电纺，将支架结构从电纺丝平台上面取下来，得到具有铜丝、石蜡层和电纺丝层的支架。操作过程如图2所示；将电纺成功的模具支架结构放入到浇铸槽中，如图3所示的过程，将支架架空安置在浇铸槽中，然后准备浇铸材料，其中选用生物材料明胶作为浇铸液，按照一定的配比配置一定浓度的明胶，在混合加入交联剂转谷氨酰胺酶，进行充分的搅拌之后，将其注入到浇铸槽中，然后明胶与交联剂之间产生化学交联使其固化，将其放置一段时间，待其充分的交联固化之后，将固化的结构取出；本实施例使电纺丝缠绕在每根金属丝支架部分的石蜡外层的表面上，在类血管网络通道结构支架的石蜡表层上电纺成形纳米级细丝薄膜层，作为复合结构的类血管网络通道的内表面层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体放置在浇铸槽，再注入混合了转谷氨酰胺酶交联剂的生物材料溶液，以此作为交联反应物溶液，使类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的明胶生物材料溶液中，首先在零下80摄氏度下交联4分钟，然后在37℃的温度下进行交联4h，使类血管网络通道内壁结构体的电纺丝薄膜进行交联固化，将电纺丝层和明胶凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体；

d.类血管网络通道后处理：

将在所述步骤c中制备的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体从混合了交联剂的生物材料溶液中取出，通过手术刀将其表面进行修整，得到类血管网络通道外部形貌，使得前后的金属丝模具支架结构露出来，如图3中所示；

e.消除血管网络通道芯型从而制备类血管网络通道成品：

在维持经过所述步骤d后处理的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的电纺丝层不熔化的条件下，将修整之后的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体放入到热水槽内的热水中，控制温度为64℃，将包裹在金属丝表面的石蜡融化，溶解在热水中，其他的成分不溶解，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，操作过程如图3所示，从而使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的金属丝模具支架结构的金属丝松动，然后将溶解掉石蜡的结构取出，然后用镊子夹住铜丝，将其里面的铜丝一根一根的拔出来，从而形成血管通道，其通道内表面是电纺产生的纳米细丝的薄膜，其电纺的外层被凝固在水凝胶中，从而成形具有复合结构的血管通道；操作过程如图3所示。本步骤将金属丝从通道拔去出来，则成形类血管网络通道，其类血管网络通道的内表面为电纺丝层，其电纺丝外表面交联固化在交联材料中，即复合结构的类血管网络通道制备完成。

本实施例制备的电纺层的纳米细丝薄膜有助于细胞的黏附生长及增殖，从而促进内皮化成形；复合的血管通道支架结构，加强了整体结构的强度和韧性，而且由于使用铜丝作为模具材料，其可以产生不同尺寸和空间结构的血管通道，最终成形具有复合结构的类血管通道以及促进细胞黏附生长及增殖，促进内皮化。

在本实施例中，参考图1～图3，本实施例复合结构的类血管通道制备的方法，能促进血管化。本实施例采用类似模具的方法，结合电纺丝技术进行复合，制备复合结构的血管通道，其中以铜丝作为血管结构支架模具的搭建材料，其中选用不同的直径的铜丝进行搭建，而且铜丝的搭建的结构可以按照血管结构随意进行搭建，可以搭建具有空间结构而且带有分叉结构的血管支架，由于其铜丝直径的不同，可以产生不同尺寸的血管通道。在铜丝进行石蜡包裹之前，对铜丝搭建的铜丝血管结构进行相应的表面处理和消毒杀菌处理，然后对铜丝搭建的血管支架网络进行一层石蜡的浸涂，放入石蜡溶液中，使其表面包裹一层石蜡层，有助于对支架结构进行定形和使其各段铜丝凝固在一起，包裹成一个光滑表面的支架结构，参见图1。然后将其一段装夹在电纺丝平台上面进行电纺，其中选用的电纺材料为聚乙内酯(pcl)，将调配好的电纺材料加入到注射器中，进行电纺，电纺丝平台带其结构进行旋转运动和水平的左右运动，如图2中示意图所示，使其电纺材料包裹在模具支架结构表面，使其形成一层电纺材料层，对其未电纺到的表面进行手动处理，使其表面全部被电纺层所包裹；然后将其模具支架结构取下来，放入到浇铸槽中，如图3所示，对其架构进行架空放置在浇铸槽中架空，然后将配置好浓度的明胶和交联剂转谷氨酰胺酶进行混合搅拌，充分搅拌之后注入浇铸槽中，使其液面覆盖过模具支架结构，由于其交联剂会和明胶发生交联固化，然后将其放置一段时间等待其充分的交联，然后通过手术刀将其结构的四周进行修整，使其模具结构的前后都露出来，如图3所示，然后再将其浸入到热水中浸泡，使其包裹在模具支架结构上面的石蜡进行融化，溶解在热水中，从而在电纺层和铜丝之间产生一定的间隙，再用镊子夹住铜丝，使铜丝一根一根的将其从水凝胶中拔出来，留下来的水凝胶结构包含电纺的纳米级细丝薄膜层，形成复合结构的血管通道。其中通道的内层是由电纺产生的纳米细丝薄膜，有助于细胞的黏附生长和分化，促进内皮化。其电纺的外层与明胶交联在一起，形成复合结构，增强结构的强度和韧性。本实施例采用复合工艺，制备类血管网络，并促进血管化，制成了具有复合结构的类血管通道。在使用本实施例制备的类血管通道进行物质生长时，能促进细胞的黏附生长，同时实现所制备的类血管通道的降解。本实施例将铜丝拔出后，电纺的聚乙内酯依旧交联在水凝胶上面，电纺层和水凝胶固化在一体，从而形成具有复合结构的类血管网络微通道。

在本实施例中，参见图1至图3，利用铜丝作为模具材料，结合电纺丝和类模具的方法制备出具有复合结构的类血管通道，而且其具有促进细胞的黏附生长和增殖的作用，从而促进血管通道的内皮化。通过选用不同直径的铜丝，进行不同的组合，从而制备不同直径的模具支架结构，进而最后成形不同尺寸的类血管通道；而且使用铜丝，可以按照所需制备的血管的结构来搭建不同的结构，从而产生具有空间结构的分叉的类血管网络通道；而且通过使用石蜡的包裹，使得铜丝更容易固定和包裹在一起，而且使得模具支架结构定形，使其表面包裹一层石蜡使得表面光滑，有助于后期产生顺滑的类血管通道，而且结合电纺丝技术，对其模具支架表面进行电纺，采用聚乙内酯进行电纺，使其结构表面再涂覆一层电纺丝层。然后将其结构架空放置在浇铸槽中，使用明胶作为浇铸材料，将其明胶按照所需比例进行配比成一定浓度的溶液，然后再加入交联剂转谷氨酰胺酶，进行充分的搅拌之后，将其注入到浇铸槽中，使得溶液充满整个浇铸槽，而且覆盖整个模具支架结构，然后将其放置一段时间，让其明胶结构进行充分的交联固化，等到其充分交联固化之后，将其拿出来用手术刀将其进行修整，使其模具支架结构的前后露出来，然后再将其放入到热水槽中，使得裹在铜丝表面的石蜡融化，溶解在热水中，从而在电纺和铜丝之间产生一定的间隙，再通过使用镊子将其铜丝在通道中拔出来，即形成具有复合结合的类血管网络通道，其复合结构有助于细胞的黏附生长和繁殖，而且还增强了成形结构的强度和韧性。本实施例用于组织工程中生物制造领域，通过采用不同尺寸的铜丝，进行组合成形不同尺寸的类血管通道，而且具有分叉结构及空间结构，以此来模拟和实现组织工程中遇到的血管化问题，为制备大块的组织结构提供了这一种具有分叉和空间结构的血管化的新方法，促进大块的组织结构的制备。而且采用电纺丝技术和模具的方法复合进行制备复合的类血管通道，其电纺丝成形的纳米细丝的薄膜的血管内壁，有助于细胞的黏附生长及增值，促进其内皮化，而且其结合具有仿生生物体微血管的结构，具有双层的结构，有助于解决目前血管化网络的问题，对于临床医学上面解决人体组织修复中血管化的问题具有非常重要的意义。

对于本实施例制备的类血管网络微通道中，由于选用的不同直径的铜丝，而且将不同的铜丝进行组合使用，则可以方便的产生不同尺寸的类血管网络微通道，对于生物体来讲，其生物体血管通道的尺寸都不一样，所以此实施例工艺有助于产生不同尺寸的类血管网络通道结构；通过不同的搭建方式可以产生不同的分叉结构，而且对于铜丝结构来讲更容易成形不同的结构，所以也解决了现有技术对于分叉结构制备以及空间结构的难题。

对于本实施例制备的类血管网络微通道中，其包括由明胶交联的水凝胶和电纺产生的聚乙内酯复合组成，其通道的内表面是由电纺产生的聚乙内酯的纳米细丝构成的薄膜，而且其电纺的外表面交联固化在明胶溶液中，其复合形式的制备，内表面的电纺结构有助于后期细胞接种时细胞的黏附生长和繁殖，提高了细胞的活性，有助于促进细胞内皮化的产生，从而形成内皮层；而且对于制备的类血管网络通道的结构来讲，其生物体的微血管结构就是具有双层的结构，包括基础层和细胞长成的内皮层。其中本实施例也通过复合的工艺制备出仿生的血管结构层，其中电纺的聚乙内酯层可以作为基础层，再通过在类血管网络通道中培养细胞，细胞生长分化产生内皮层。此外将电纺丝结构层外侧交联固化在明胶中，从而成形了复合材料结构的组织结构制备，即也增大了组织结构的强度和韧性。本实施例成形之后即为双层结构，具有与生物体微血管的结构层次相似的结构，仿生血管层结构设计有助于减少与生物体之间的差距，有利于后期临床试验。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：

a.搭建类血管网络通道结构支架：

采用复合工艺制备类血管网络通道，采用直径为9～100微米的不同尺寸的多段的钨丝作为血管模型支架搭建材料，钨丝具有很细的尺寸，通过使用不同直径的钨丝，将其按照所需搭建的尺寸和形状的类血管微通道结构模型剪成所需的不同的长度的钨丝，然后按照设计的血管结构将钨丝扭在一起，通过不同直径的钨丝进行组合，成形不同尺寸的分叉结构，而且其具有空间结构，按照所需血管分叉结构和分支血管的空间结构搭建金属丝模具支架结构，得到类血管网络通道结构支架；

b.本步骤与实施例一相同；

c.本步骤与实施例一相同；

d.本步骤与实施例一相同；

e.本步骤与实施例一相同。

本实施例利用不同的模具材料搭建具有血管模型支架结构，材料选用钨丝，其材料具有更小的直径的材料，以至于成形更小尺寸的类血管通道，对于仿生生物体微血管结构具有重要的意义，从而成形具有不同尺度的类血管网络。

本实施例采用复合工艺制备类血管网络通道，采用不同尺寸的钨丝作为血管模型支架搭建材料，将钨丝按照所需进行组合制备不同尺寸的类血管微通道，而且可以按照所需制备就有分叉结构且空间结构的类血管网络通道结构，所制备的血管化芯型的分支比铜丝制成的模型分支更加细微；采用石蜡进行包裹可以方便取出钨丝，制备通道；并且复合电纺丝技术及类模具的方法，制备出具有复合结构的组织类血管网络通道；制备出通道内表面为电纺丝层的结构，有助于之后接种细胞时，加快细胞的黏附生长和分化增殖，从而促进血管内皮化；制备出复合结构的组织结构，其加强了组织结构的强度和韧性。从而制备出一种具有复合结构的类血管网络通道。

实施例三

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：

a.本步骤与实施例一相同；

b.本步骤与实施例一相同；

c.结合电纺丝工艺和交联固化制备类血管网络通道：

采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，选用的电纺材料为聚乙烯醇(pva)，并控制纳米级细丝直径不高于200nm，将包裹了石蜡的铜丝模具支架结构安装在电纺丝装置上面，将其一端装夹在电纺丝平台的一端的转轴上面，并且使得其一端接地，此平台可以进行左右的移动，转轴带动着模具支架结构进行旋转，将电纺丝材料聚乙烯醇(pva)按照所需的浓度进行配比，加入到电纺注射器装置中，进行电纺丝，其中聚乙烯醇(pva)的浓度保证本实施例制备的成形纳米级细丝薄膜层能够实现，电纺丝平台的旋转和左右移动的相互结合，使得模具支架表面电纺出一层电纺薄膜，使得电纺丝将其整个支架结构的表面全部都包裹一层电纺丝层之后，停止电纺，将支架结构从电纺丝平台上面取下来，得到具有铜丝、石蜡层和电纺丝层的支架。将电纺成功的模具支架结构放入到浇铸槽中，将支架架空安置在浇铸槽中，然后准备浇铸材料，其中选用生物材料明胶作为浇铸液，按照所需配比的配比配置一定浓度的明胶，明胶的浓度以能满足交联工艺实现制备血管化的结构为准，在混合加入交联剂转谷氨酰胺酶，进行充分的搅拌之后，将其注入到浇铸槽中，然后明胶与交联剂之间产生化学交联使其固化，将其放置一段时间，待其充分的交联固化之后，将固化的结构取出；本实施例使电纺丝缠绕在每根金属丝支架部分的石蜡外层的表面上，在类血管网络通道结构支架的石蜡表层上电纺成形纳米级细丝薄膜层，作为复合结构的类血管网络通道的内表面层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体放置在浇铸槽，再注入混合了转谷氨酰胺酶交联剂的生物材料溶液，以此作为交联反应物溶液，使类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的明胶生物材料溶液中，首先在零下80摄氏度下交联4分钟，然后在37℃的温度下进行交联4h，使类血管网络通道内壁结构体的电纺丝薄膜进行交联固化，将电纺丝层和明胶凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体；

d.本步骤与实施例一相同；

e.消除血管网络通道芯型从而制备类血管网络通道成品：

在维持经过所述步骤d后处理的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的聚乙烯醇电纺丝层不熔化的条件下，将修整之后的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体放入到热水槽内的热水中，控制温度为60℃，将包裹在金属丝表面的石蜡融化，溶解在热水中，其他的成分不溶解，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，从而使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的金属丝模具支架结构的金属丝松动，然后将溶解掉石蜡的结构取出，然后用镊子夹住铜丝，将其里面的铜丝一根一根的拔出来，从而形成血管通道，其通道内表面是电纺产生的纳米细丝的薄膜，其电纺的外层被凝固在水凝胶中，从而成形具有复合结构的血管通道。本步骤将金属丝从通道拔去出来，则成形类血管网络通道，其类血管网络通道的内表面为电纺丝层，其电纺丝外表面交联固化在交联材料中，即复合结构的类血管网络通道制备完成。

本实施例将包裹了石蜡的铜丝模具支架结构安装在电纺丝装置上面，将其一端装夹在电纺丝平台的一端的转轴上面，并且使得其一端接地，此平台可以进行左右的移动，转轴带动着模具支架结构进行旋转，选用不同的电纺丝材料，其中选用聚乙烯醇(pva)作为电纺丝的材料，将其按照所需的配比制备成一定浓度的溶液，因为对于不同的制备通道所选用的材料是不一样的，而且对于不同的地方的血管对其强度等都要求有所不同，从而使用聚乙内酯进行电纺，成形一层电纺包裹薄膜。本实施例将修整之后的结构放入到热水槽中，其热水的温度需要控制在60摄氏度的温度，以保证电纺的聚乙烯醇不被溶解。但使得包裹在铜丝表面的石蜡进行融化，使其溶解在水中，其他的成分不溶解，从而使得铜丝与电纺层之间产生间隙。本实施例利用不同的电纺材料成形不同的电纺丝层，因为对于不同组织结构，其血管的结构强度等方面都有所不同，所以可以按照不同的使用位置进行选择不同的材料，其对于适应于组织结构具有促进作用。

实施例四

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：

a.本步骤与实施例一相同；

b.本步骤与实施例一相同；

c.结合电纺丝工艺和交联固化制备类血管网络通道：

采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，选用的电纺材料为聚乙内酯(pcl)，并控制纳米级细丝直径不高于200nm，将包裹了石蜡的铜丝模具支架结构安装在电纺丝装置上面，将其一端装夹在电纺丝平台的一端的转轴上面，并且使得其一端接地，此平台可以进行左右的移动，转轴带动着模具支架结构进行旋转，将电纺丝材料聚乙内酯(pcl)按照所需的浓度进行配比，加入到电纺注射器装置中，进行电纺丝，其中聚乙内酯(pcl)的浓度保证本实施例制备的成形纳米级细丝薄膜层能够实现，电纺丝平台的旋转和左右移动的相互结合，使得模具支架表面电纺出一层电纺薄膜，使得电纺丝将其整个支架结构的表面全部都包裹一层电纺丝层之后，停止电纺，将支架结构从电纺丝平台上面取下来，得到具有铜丝、石蜡层和电纺丝层的支架。将电纺成功的模具支架结构放入到浇铸槽中，将支架架空安置在浇铸槽中，然后准备浇铸材料，其中选用生物材料聚二甲基硅氧烷(pdms)作为浇铸液，按照一定的配比配置一定浓度的聚二甲基硅氧烷(pdms)，在混合加入交联剂转谷氨酰胺酶，进行充分的搅拌之后，将其注入到浇铸槽中，然后聚二甲基硅氧烷(pdms)与交联剂之间产生化学交联使其固化，将其放置一段时间，待其充分的交联固化之后，将固化的结构取出；本实施例使电纺丝缠绕在每根金属丝支架部分的石蜡外层的表面上，在类血管网络通道结构支架的石蜡表层上电纺成形纳米级细丝薄膜层，作为复合结构的类血管网络通道的内表面层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体放置在浇铸槽，再注入混合了转谷氨酰胺酶交联剂的聚二甲基硅氧烷(pdms)生物材料溶液，以此作为交联反应物溶液，使类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的聚二甲基硅氧烷(pdms)生物材料溶液中，在70℃的温度下进行交联1h，使类血管网络通道内壁结构体的电纺丝薄膜进行交联固化，将电纺丝层和聚二甲基硅氧烷(pdms)凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体；

d.本步骤与实施例一相同；

e.本步骤与实施例一相同。

本实施例将电纺成功的模具支架结构放入到浇铸槽中，将支架架空安置在浇铸槽中，然后准备浇铸材料，不同于实施例一特别之处在于其选用生物材料为聚二甲基硅氧烷(pdms)作为浇铸液，聚二甲基硅氧烷是常用的生物材料，常用于制备血管通道等，按照一定的配比与交联剂混合制备浇铸液，进行充分的搅拌之后，将其注入到浇铸槽中，然后将其放置在70摄氏度的温度下一小时，使其充分的交联，待其充分的交联固化之后，将固化的结构拿出来，通过手术刀将其表面进行修整，使得前后的模具支架结构露出来。本实施例利用不同的浇铸材料来改变所成形组织结构的材料特性，对于不同的生物体组织结构来讲，具有不同的强度和韧性，所以其需要不同强度和柔韧性的生物材料来制备，从而也需要在其材料中成形不同的类血管通道，以至于供给营养物质及氧气等，而且解决了制备大块组织结构的难题，此项发明研究将对生物组织工程中生物制造领域提供一种新的参考方案，对于组织工程的发展具有非常重要的意义。

实施例五

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：

a.搭建类血管网络通道结构支架：

采用复合工艺制备类血管网络通道，采用直径为20～500微米的的不同尺寸的多段的铜丝或直径为9～100微米的不同尺寸的多段的钨丝作为血管模型支架搭建材料，通过使用不同直径的铜丝或钨丝，将其按照所需搭建的尺寸和形状的类血管微通道结构模型剪成所需的不同的长度的铜丝或钨丝，然后按照设计的血管结构将铜丝或钨丝扭在一起，通过不同直径的铜丝或钨丝进行组合，成形不同尺寸的分叉结构，而且其具有空间结构，按照所需血管分叉结构和分支血管的空间结构搭建金属丝模具支架结构，得到类血管网络通道结构支架；

b.类血管网络通道结构支架的表面预处理：

在制作完成金属丝模具支架结构后，将搭建好的金属模具支架结构在非氧化气氛环境下，进行预处理，通过电化学的方法，除去表面的杂质和氧化层，并进行表面清洗和干燥，使得金属丝表面光滑洁净的金属丝；采用石蜡作为外层材料，将在所述步骤a中制备的用铜丝或钨丝制备好的模具支架结构进行表面处理以及消毒杀菌的处理，之后将其同镊子夹着浸入到石蜡溶液中，使其模具支架结构的表面包裹一层石蜡，从而使得铜丝或钨丝全部包裹在石蜡中，有助于模具结构的定形，使得铜丝或钨丝包裹在一起，防止在后续操作中出现铜丝或钨丝的再分叉或者脱落，而且通过石蜡的包裹，使得模具支架表面更加光滑，有助于产生顺滑的血管通道，利用石蜡将在所述步骤a中制备的利用多段的金属丝搭建的血管模型支架结构进行包裹，使构成类血管网络通道结构支架的全部金属丝外表面被石蜡外层覆盖，在血管分叉结构的连接部位用石蜡包封，使类血管网络通道结构支架外表面形成连续并且光滑过度的石蜡外表包裹层，制备复合材料的血管网络通道芯型；通过石蜡使得搭建的金属丝支架结构模型进行定形，而且使得多根金属丝包裹在一起，防止其再次发生分叉或者弯折；而且在金属丝支架的表面包裹石蜡，能够填满金属丝间的间隙，从而得到表面光滑的石蜡层；

c.本步骤与实施例一相同；

d.本步骤与实施例一相同；

e.本步骤与实施例一相同。

本实施例在非氧化气氛环境下，进行类血管网络通道结构支架的表面预处理，可以防止经过预处理的金属丝的表面被氧化，保证金属丝的光洁和光滑，以便在金属丝外表面包覆石蜡外层除去后，使金属丝的拔出更加容易，并减少金属丝表面的氧化杂质等遗留到成形的复合结构的类血管网络通道内表层，影响在使用本实施例制备的具有分叉结构的类血管网络通道在促进细胞的黏附生长带来的不利影响。

上述实施例采用复合工艺制备类血管网络通道，采用不同尺寸的金属丝作为血管模型支架搭建材料，将金属丝按照所需进行组合制备不同尺寸的类血管微通道，而且可以按照所需制备就有分叉结构且空间结构的类血管网络通道结构；采用石蜡进行包裹可以方便取出金属丝，制备通道；并且复合电纺丝技术及类模具的方法，制备出具有复合结构的组织类血管网络通道；制备出通道内表面为电纺丝层的结构，有助于之后接种细胞时，加快细胞的黏附生长和分化增殖，从而促进血管内皮化；制备出复合结构的组织结构，其加强了组织结构的强度和韧性。从而制备出一种具有复合结构的类血管网络通道。

实施例六

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，在结合电纺丝工艺和交联固化制备类血管网络通道，进行电纺丝时，将金属丝制成的血管结构夹在电纺平台两端，带动其轴向进行旋转，而且电纺平台左右移动，对其金属丝结构的表面进行电纺，对于电纺不到的地方采用手动使其慢慢电纺到内表面和分叉的中间段，而且可以用玻璃棒对于纺在表面的部分使其缠绕在铜丝表面，从而使其表面产生一层电纺的聚乙内酯膜，电纺的薄膜的厚度对于后期制备通道直径大小不影响，所以为了使其全部表面都具有电纺结构，使电纺时间延长，使其电纺膜加厚一点。

本实施例制备一层电纺丝薄膜在涂覆了石蜡支架表面，将其包裹了石蜡的铜丝模具支架结构安装在电纺丝平台上面，进而对其表面进行电纺，使得模具支架的表面成形一层电纺丝层，对于电纺不到的部分可以通过手动使其电纺丝缠绕在每根金属丝支架的表面，成形一层电纺层，其电纺层的厚度对于通道的直径不影响，所以为了使其模具支架结构的表面都能够包裹电纺丝层，可以将电纺丝的时间加长，保证其表面都具有电纺丝薄膜。其中电纺丝薄膜的内表面用于制备类血管网络通道，能将其复合在水凝胶中成形。本实施例制备的复合结构的类血管网络通道的内表面是电纺成形的纳米级细丝薄膜层，在进行细胞接种培养的时候，其电纺丝结构有助于细胞的黏附攀爬生长以及分化繁殖，促进内皮化，有助于成形内皮层。将电纺丝技术结合应用到血管网路通道的制备，从而制备出复合结构的血管网络通道结构。

综上所述，本发明上述实施例采用复合工艺制备类血管网络通道的方法，用于组织工程中生物制造领域大块组织结构血管网络通道的制备。上述方法结合静电纺丝技术和类模具的复合工艺的方法制备出复合结构的类血管网络通道，其制备过程简单且所需材料容易获得，制备的复合结构的类血管网络通道类似于生物体微血管结构，具仿生的特点；而且复合的类血管网络通道中电纺丝层有助于细胞的黏附生长及分化增殖，而且复合成形的组织结构使得其结构本身的强度和韧性加强。解决了目前存在的大块组织结构的血管化问题，提供了一种简单有效的类血管网络通道的制备方法。对于临床医学上解决人体组织器官修复问题中血管化网络的问题具有非常重要的意义。本发明利用复合工艺制备类血管网络通道工艺适合应用于动物体组织血管化过程中类血管通道的成形及促进内皮化的方法，能线束促进血管内皮化生长，适合应用于生物制造技术领域。本发明成形之后即为双层结构，具有与生物体微血管的结构层次相似的结构，仿生血管层结构设计有助于减少与生物体之间的差距，有利于后期临床试验。本发明上述实施例制备的复合类血管网络结构，通过将电纺的纳米级细丝薄膜与水凝胶溶液交联固化在一起，成形复合的组织结构形式，使也增加了成形的组织结构的强度和韧性。上述实施例采用复合不同的工艺进行制备，将电纺丝层凝固在生物材料中，具有仿生的结构设计，从而通过使用复合工艺制备出复合的类血管网络通道。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明复合工艺制备类血管网络通道的方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。