中空水凝胶纤维的制备及构建分支血管单元的方法_3

文档序号:9223844阅读:来源:国知局
空水凝胶纤维进行一次人字形弯折,使人字形弯折部分重叠,使中空水凝胶纤维部分外壁表面区域由于中空水凝胶纤维外表面未参与交联的壳聚糖而粘附在一起,保留单根中空水凝胶纤维的两端部始终分开作为分支血管结构部分,制成具有2个树杈形分支的人字形中空纤维,从而形成具有一分为二分支血管单元雏形的血管结构化的中空水凝胶纤维;
c.在步骤b中制备的分支血管单元雏形形成后,将经过弯折后制备的血管结构化的中空水凝胶纤维放入三聚磷酸钠溶液中,使血管结构化的中空水凝胶纤维未发生交联的壳聚糖表面剩余部分与三聚磷酸钠发生交联反应,形成表面完全交联的血管结构化的人字形的中空水凝胶纤维;
d.将在步骤c中制备的完全交联后的血管结构化的中空水凝胶纤维的对应的人字形弯折部分的头部采用医用微创手术刀进行剪切去除,露出人字形中空水凝胶纤维弯折重叠部分,并露出人字形中空水凝胶纤维的并排粘附的多根中空纤维的中空通道口 ;
e.在步骤d中制备的露出的两根中空纤维中间的重叠管壁部分具有一定重叠管壁宽度,在此重叠管壁宽度范围内沿着两根中空纤维中间的重叠管壁部分长度延伸方向采用微创手术刀再次进行剪切,将重叠管壁部分剪切出一定的深度,使此深度不大于重叠管壁部分长度,打通两根中空纤维中间的间隔,使两根人字形中空纤维中间的重叠管壁部分的中空纤维的侧壁互通形成分支血管结构的主血管,使血管结构化的中空水凝胶纤维的分叉部分的中空纤维管段作为分支血管,形成具有分支血管结构的主血管,最终制成一分为二分支血管单元。
[0021]在本实施例中,参见图1~图3,利用壳聚糖和三聚磷酸钠交联的不完全性,在单根中空水凝胶纤维上进行弯折,使其表面未参与交联的壳聚糖粘附,再进行三聚磷酸钠水浴交联,使其结构固定并具有一定的强度。首先使中空水凝胶纤维采用同轴喷头制成,利用壳聚糖和三聚磷酸钠的交联不完全性使得单根纤维折叠之后能够粘附在一起并具有一定的粘结高度,以便进行后续的剪切。因此,壳聚糖和三聚磷酸钠需要进行一定的浓度选择,使所形成的中空纤维表面具有未交联的壳聚糖。未完全交联的中空纤维形成后,在一定长度处进行弯折,中空纤维未交联的部分有效粘附,形成分支血管雏形。分支血管雏形形成后,再将此结构放在三聚磷酸钠水浴中进行完全交联,使中空纤维不发生变形的情况下具有一定的强度,以方便后续进行剪切动作时中空水凝胶纤维不发生变形。中空水凝胶纤维弯折并在三聚磷酸钠水浴中完全交联后,采用医用微创手术刀进行剪切,将弯折重合部分的头部进行剪切,暴露出弯折部分两根中空纤维的通道口。在此通道口处,因重合部分具有一定的宽度,在此宽度内剪切一定的深度,此深度要小于中空纤维重合部分的长度,将折叠在一起的两根中空纤维通道打通,形成分支血管结构的主血管,之前一直保留的单根中空纤维的两头作为分支血管结构的分支血管。本实施例用于生物制造领域,采用中空水凝胶纤维,利用其交联的不完全性来搭接分支血管结构,以此来模拟组织工程中骨缺损修复等血管化实现中存在的分支血管网络的构建问题。本实施例构建分支血管单元的方法所需要的中空水凝胶纤维由壳聚糖和三聚磷酸钠的交联制得,所需材料极易获得。借助于两者交联的不完全性来成型一分为二、一分为三等分支类血管结构,解决了采用中空水凝胶纤维无法获得类血管分支结构网络的问题。对于临床医学上解决人体组织修复问题中的血管分叉问题具有重要意义。
[0022]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,一种构建分支血管单元的方法,制成一分为二分支血管单元,包括如下步骤:
a.采用壳聚糖作为水凝胶纤维基体原料,以三聚磷酸钠为交联剂,分别配制好浓度符合喷射成形条件和进行交联反应条件的壳聚糖溶液和三聚磷酸钠溶液,将离心后的成纤维细胞倒入配制好壳聚糖溶液中,并搅拌均匀,然后通过消毒后的同轴喷头制得表面未完全交联的中空水凝胶纤维,使中空水凝胶纤维的内腔表面形成复合交联材料层,并保持壳聚糖管的外层未发生任何交联反应,制成外径为ΙΟΟΟμπι且内径为400 μπι的中空水凝胶纤维;
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.在步骤d中制备的露出的两根中空纤维中间的重叠管壁部分具有一定重叠管壁宽度,在此重叠管壁宽度范围内沿着两根中空纤维中间的重叠管壁部分长度延伸方向采用微创手术刀再次进行剪切,将重叠管壁部分剪切出一定的深度,使此深度不大于重叠管壁部分长度,打通两根中空纤维中间的间隔,使两根人字形中空纤维中间的重叠管壁部分的中空纤维的侧壁互通形成分支血管结构的主血管,使血管结构化的中空水凝胶纤维的分叉部分的中空纤维管段作为分支血管,形成具有分支血管结构的主血管,最终制成一分为二分支载成纤维细胞的分支血管单元。
[0023]本实施例利用壳聚糖和三聚磷酸钠交联的不完全性,在单根中空水凝胶纤维上进行弯折,使其表面未参与交联的壳聚糖粘附,再进行三聚磷酸钠水浴交联,使其结构固定并具有一定的强度。
[0024]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,一种构建分支血管单元的方法,制成一分为三分支血管单元,包括如下步骤:
a.本步骤与实施例一相同;
b.由单根中空水凝胶纤维在步骤a中完成一次人字形弯折后,将人字形弯折部分重叠,使中空水凝胶纤维部分外壁表面区域由于中空水凝胶纤维外表面未参与交联的壳聚糖而粘附在一起,并使中空水凝胶纤维的一端空绕回弯后再与人字形弯折的部分的重叠区域粘附在一起,使中空水凝胶纤维进行人字形弯折部分的重叠区域形成3根中空水凝胶纤维粘附在一起的结构,制成具有3个树杈形分支的中空纤维束,以中空水凝胶纤维的一端空绕回弯且未发生粘附的中空水凝胶纤维管段从分叉起点开始作为两个血管分支部分,并保留单根中空水凝胶纤维的另一端部作为多分支血管结构部分的第三个血管分支部分,从而形成具有3个树杈形分支的血管单元雏形的血管结构化的中空水凝胶纤维;
c.在步骤b中制备的具有3个树杈形分支的血管单元雏形形成后,将经过弯折后制备的具有3个树杈形分支的中空纤维束放入三聚磷酸钠溶液中,使具有3个树杈形分支的中空纤维束未发生交联的壳聚糖表面剩余部分与三聚磷酸钠发生交联反应,形成表面完全交联的具有3个树杈形分支的中空纤维束;
d.将在步骤c中制备的完全交联后的人字形中空纤维的弯折部分的头部采用医用微创手术刀进行剪切去除,并使具有3个树杈形分支的中空纤维束的重叠部分的剪切口平齐,露出具有3个树杈形分支的中空纤维束弯折重叠部分和增加粘附的重叠部分,并露出具有3个树杈形分支的中空纤维束的3根并排粘附的中空纤维的中空通道口,同时还采用医用微创手术刀将中空水凝胶纤维的一端进行空绕回弯且未发生粘附的中空水凝胶纤维管段剪断形成两个新的分支血管端口;
e.在步骤d中制备的露出任意相邻的两根中空纤维中间的重叠管壁部分具有一定重叠管壁宽度,在此重叠管壁宽度范围内沿着3根中空纤维中间的重叠管壁部分长度延伸方向采用微创手术刀再次进行剪切,将重叠管壁部分剪切出一定的深度,使此深度不大于重叠管壁部分长度,打通3根中空纤维之间的间隔,使具有3个树杈形分支的中空纤维束的多根中空纤维侧壁互通形成分支血管结构的主血管,使具有3个树杈形分支的中空纤维束的分叉部分的3根的中空纤维管段作为分支血管,形成具有3个分支血管结构的主血管,最终制成具有一分为三支管的多分支血管单元。
[0025]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,一种构建分支血管单元的方法,制成一分为四分支血管单元,包括如下步骤:
a.本步骤与实施例一相同;
b.由单根中空水凝胶纤维不间断地完成两次人字形弯折,使两次人字形弯折的部分的重叠区域粘附在一起,使中空水凝胶纤维进行人字形弯折部分的重叠区域形成4根中空水凝胶纤维粘附在一起,制成具有4个树杈形分支的中空纤维束,保留单根中空水凝胶纤维的两个端部作为多分支血管结构的分支血管部分,且以相邻的两个人字形弯折部分之间的空绕回弯的中空水凝胶纤维管段也从重叠分叉起点开始作为另外的两个血管分支部分,从而形成具有4个树杈形分支的血管单元雏形的血管结构化的中空水凝胶纤维;
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