一种适合细胞生长的生物支架材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种适合细胞生长的生物支架材料及其制备方法。该支架材料制备方法为：选用屠宰场经过脱毛设备脱毛的哺乳动物皮为原料，经过剖层，然后浸水、化学脱脂、碱消蚀法脱细胞、松散纤维、冷冻干燥、钴60辐照灭菌包装。所制备的生物支架材料具有三维多孔结构、良好的亲水性、高强度的机械性能、生物相容性，适合细胞黏附生长。可用于制备细胞培养支架、组织填充材料、烧伤辅料、人工皮肤、人工脑膜、神经鞘管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种适合细胞生长的生物支架材料及其制备方法，属于组织工程支架材料制备领域。
技术介绍
以动物皮为原料制备的脱细胞真皮基质，保留了胶原的特有性质并具有三维的网状结构，并具备胶原的特殊性能，如细胞相容性良好及易于结合所需的细胞因子等。(HensonF,GetgoodA.Theuseofscaffoldsinmusculoskeletaltissueengineering[J].OpenOrthopJ,2011,5Suppl2:261-266.)。有文献记载的脱细胞猪真皮基质在临床中应用主要是作为体表修复材料，如人工皮肤、创伤敷料等；亦应用于组织填充材料以及组织工程支架材料(陈斌,郭永章.组织工程皮肤支架材料的研究与应用[J].中国临床康复.2005,9(42):105-107.吴林波,丁建东,组织工程三维多孔支架的制备方法和技术进展[J].功能高分子学报,2003,16(1):91-95.)。早期，动物皮被研究应用于烧伤修复材料，这类材料主要通过简单的消毒，以及通过简单改性的辐照猪皮、氟银猪皮等，虽然能减低创面渗出，控制感染和减少水分蒸发等效果，但是生物敷料处理方法简单，存在免疫性、携带病毒等缺点，应用风险大。动物皮原料制备的脱细胞真皮基质不仅可以作为体表修复材料应用于皮肤烧伤治疗中，其作为组织工程支架材料在医学各个领域应用中也有不错的结果。脱细胞真皮基质可用于腹壁缺损修补、软硬组织充填、硬脑膜修复等方面(KimH,BruenK,VargoD.Acellulardermalmatrixinthemanagementofhighriskabdominalwalldefects[J].AmJSurg,2006,192(6):705-709.WarrenWL,MedaryMB,DurezaCD,etal.Duralrepairusingacellularhumandermis:experiencewith200casestechniqueassessment[J].Neurosurgery,2000,46:1391-1396.)。国内，高长华等研究了脱细胞真皮材料作为结膜生长支架移植材料修复兔结膜损伤的效果，结果显示其是一种理想的结膜损伤修复材料(高长华,张向荣,周琼,等.异种脱细胞真皮基质修复结膜缺损的实验研究[J].眼科新进展,2013,33(3):210-214.)。2002年，马来祥等采用脱细胞异种(猪)真皮基质作为填充材料，对患者体表组织缺损凹陷的地方进行修复。这样既克服了传统填充整形的不足，且身体本身没有出现不良反应，使得脱细胞真皮基质应用有了更广泛的空间。此外，脱细胞真皮基质还被应用于乳房再造手术中，甚至用来修复腹壁缺损和鼓膜(马来祥,胡寅,陈光华.脱细胞异种(猪)真皮基质修复体表组织缺损凹陷的临床作用[J].河北医学,2004,8(10):764-767.Immediatebreastreconstructionusingporcineacellulardermalmatrix(StratticeTM):Long-termoutcomesandcomplications[J].JPRAS,2013,3(66):323-328.)。虽然以动物皮原料制备脱细胞真皮基质具有广泛的应用前景，但是在实现其产业化道路上还存在诸多困难，如原料来源问题，国内哺乳动物皮主要用于食品或者制革原料，做为生物原材料依然很少，并且其可追溯性问题依然没有完善的质量体系管理。这使得脱细胞真皮基质的应用得不到安全的保障，再者由于动物源材料品种、年龄及部位差等个体差异问题的存在，使得研究的工艺较难契合于较大规模的生产中；问题还体现于制备过程中，有关研究指出脱细胞真皮基质孔隙率低、孔径小，孔隙贯通性不理想。(NgKW,KhorHL,HutmacherDW,etal.InvitrocharacterizationofnaturalandsyntheticdermalMatricesculturedWithhumandermalfibroblasts[J].Biomaterial,2004,25:2807.)这些问题的存在会使脱细胞基质渗透性差，细胞只能在支架表面生长，难以渗入真皮层，限制了其应用。基质亲水性不足对细胞生长造成不良影响，材料抑菌性差则会导致临床应用中伤口的感染等。目前对基质的改进主要通过交联改性的方法以提高材料的相关性能。人体内引起免疫排斥反应的主要是移植物中的细胞成分，因此制备脱细胞基质对细胞成分及其碎片的彻底清除非常重要。这些问题的存在不仅与制备方法有关，还与工艺条件的控制相关，制备过程中控制不当可能致使胶原水解过度、细胞去除不彻底、纯度不够等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可产业化、效率高的制备适合细胞生长的生物支架材料的方法。本专利技术采用的技术方案是：一种适合细胞生长的生物支架材料及其制备方法，该生物支架材料由猪皮、牛皮或羊皮制备而得，包括以下步骤：(1)剖层：选取新鲜猪皮背部，使用剖层机剖层，将猪皮皮下脂肪组织去除，并将真皮部分剖层，厚度为0.4～0.8mm。(2)浸水：称取100重量份的动物皮装入转鼓，并加入300～500体积份的纯化水，加入4～10重量份的氯化钠，转动60～120min，加入50～100体积份的95％酒精，浸泡过夜。(3)化学脱脂：将水洗后的动物皮装入转鼓，加入1～5重量份的平平加，加入1～5重量份的碳酸钠，在室温下处理120min。水洗后，重复进行第二次脱脂。(4)碱消蚀-表面活性剂结合法脱细胞：转鼓中加入1～3重量份的氢氧化钠，1～3重量份的表面活性剂，300～500重量份的纯化水，将脱脂后的动物皮转入转鼓，转动120min，静置过夜。次日排水，加入1～5重量份氯化铵，300～500重量份纯化水，将动物基质pH调节至6.0-7.0。(5)松散纤维：加入300～500重量份的纯化水，设定温度32～35℃，加入活力单位1:250胰蛋白酶0.05～0.1重量份和0.5～1重量份平平加，加入十二烷基磺酸钠0.5～1重量份。转动60min，水洗。(6)冷冻干燥：将处理后的动物基质冷冻干燥成型即得到具有三维多孔结构的支架材料。(7)钴60辐照灭菌包装：裁切包装，经辐照灭菌，即为成品。本专利技术所得的生物支架材料满足以下主要性能指标外观：白色或淡黄色纤维状；水分(％)：≤15；灰分(％)：≤1；抗拉强度(MPa)：≥6.0；重金属含量(mg/kg)：＜30；脂质体含量(％)：＜1；亲水性：材料接触角小于90°，亲水性良好；胶原酶体外降解：6小时内完全降解；组织学观察：HE组织学染色观察，无细胞残留；体外细胞毒性：细胞毒性反应应不大于0级；制备的生物支架材料可用于：1.细胞培养、营养支架；2.组织填充材料；3.烧伤敷料；4.人工皮肤；5.人工脑膜；6.神经鞘管；本技术与现有技术相比，优点如下：本专利技术中所用的动物皮来源于具有完整质量体系文件的屠宰公司，保证了原料的安全性及均一性。本专利技术使用的剖层设备为羊皮成品革专用剖层机。本专利技术技术方案中，采用物理-化学结合，反复多次脱脂，能将脂质体去除干净。使用表面活性剂十二烷基磺酸钠、平平加、脱氧胆酸钠、TritonX本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合细胞生长的生物支架材料，该材料主要成分为动物皮胶原纤维，主要技术性能指标如下：外观：白色或淡黄色纤维状；水分(％)：≤15；灰分(％)：≤1；抗拉强度(MPa)：≥6.0；重金属含量(mg/kg)：＜30；脂质体含量(％)：＜1；亲水性：材料接触角小于90°，亲水性良好；胶原酶体外降解：6小时内完全降解；组织学观察：HE组织学染色观察，无细胞残留；体外细胞毒性：细胞毒性反应应不大于0级。

【技术特征摘要】
1.一种适合细胞生长的生物支架材料，该材料主要成分为动物皮胶原纤维，主要技术性能指标如下：外观：白色或淡黄色纤维状；水分(％)：≤15；灰分(％)：≤1；抗拉强度(MPa)：≥6.0；重金属含量(mg/kg)：＜30；脂质体含量(％)：＜1；亲水性：材料接触角小于90°，亲水性良好；胶原酶体外降解：6小时内完全降解；组织学观察：HE组织学染色观察，无细胞残留；体外细胞毒性：细胞毒性反应应不大于0级。2.按照专利要求1所述的一种适合细胞生长的生物支架材料，其特征在于包含以下步骤：(1)剖层：选取新鲜食用猪皮背部，使用剖层机剖层，将猪皮皮下脂肪组织去除，并将真皮部分剖层，厚度为0.4～0.8mm。(2)浸水：称取100重量份的动物皮装入转鼓，并加入300～500体积份的纯化水，加入1～10重量份的氯化钠，转动60～120min，加入50～100体积份的95％酒精，浸泡过夜。(3)化学脱脂：将水洗后的动物皮装入转鼓，加入1～5重量份的平平加，加入1～5重量份的碳酸钠，在室温下处理120min。水洗后，重复进行第二次脱脂。(4)碱消蚀-表面活性剂结合法脱细胞：转鼓中加入1～3重量份的强碱，1～3重量份的表面活性剂，300～...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋强，富勇，马文杰，
申请(专利权)人：北京华信佳音医疗科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11