植入性生物可降解微孔氧化铁支架制造技术

本发明专利技术公开了一种植入性生物可降解微孔氧化铁支架，其具有三层结构，内层为微孔氧化铁支架，中间层为明胶水凝胶层，最外层为基质胶层。植入性生物可降解微孔氧化铁支架制备过程分为合成微孔氧化铁支架、明胶覆盖、干细胞植入和基质胶涂层四个阶段。本发明专利技术的生物支架所用材料来源方便，无毒安全，可用于医学生物工程，并且本发明专利技术的方法所产生的复层微孔氧化铁支架有良好的组织相容性，有一定的机械强度，无毒副作用，可作为医学生物工程支架，为用干细胞治疗心肌梗死提供了条件。

Implantable biodegradable microporous iron oxide stent

The invention discloses an implanted biodegradable microporous iron oxide stent, which has three layers of structure, wherein, the inner layer is a microporous iron oxide bracket, the middle layer is a transparent glue gel layer, and the outer layer is a base adhesive layer. The process of preparing biodegradable microporous iron oxide scaffold is divided into four stages: synthetic microporous iron oxide stent, gelatin coating, stem cell implantation and matrix glue coating. The invention of the scaffold materials used convenient sources, non-toxic and safe, can be used for medical and biological engineering, composite microporous support and produced iron oxide by the method of the invention has good biocompatibility, mechanical strength, non-toxic side effects, can be used as medical and biological engineering support, provided the conditions for the use of stem cells the treatment of myocardial infarction.

【技术实现步骤摘要】
植入性生物可降解微孔氧化铁支架
本专利技术涉及一种外科手术的医用材料，特别涉及一种使用干细胞治疗心脏疾病的生物支架，属于医用材料领域。
技术介绍
冠状动脉粥样硬化性心脏病是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引起血管腔狭窄或阻塞，冠状动脉堵塞物最终将导致心脏梗死区域不可逆坏死，严重损害心脏的功能。心肌梗死发生后，靠心肌自身的修复机制并不足以弥补因缺血所造成的心肌细胞的损失，残存心肌的代偿性肥大以及梗死心肌的纤维化最终不可避免地发展为心脏衰竭。再灌注治疗虽然有效降低了心肌梗死病人的死亡率，却不能根本上解决微循环堵塞和再灌注损伤所导致的心肌细胞的死亡，致使相当多的病例预后并不理想。心脏移植作为一种终末治疗手段也受到免疫排斥、供体不足、高死亡率等诸多因素的限制。干细胞是一种具有无限增殖潜能，并在一定条件下可被诱导定向分化的细胞类型。研究表明，干细胞可在体内、外被诱导分化为心肌细胞、内皮细胞等，抑或通过旁分泌的方式发挥对心肌梗死的治疗作用，这给心肌梗死的治疗带来了很大希望。过去几十年来，传统干细胞治疗方法上面的研究表明，直接注射乳鼠心肌细胞后的第一周，注射的心肌细胞会出现快速死亡，并且将会损失大约90％的注入数量。不仅如此，那些未被粘附的移植心肌细胞由于心腔存在很大的压缩力，因此也有很大的风险被冲刷掉。并且同时也无法保证移植干细胞在缺血环境中的存活、迁移和分化，从而降低了干细胞的修复效果，故不能作为解决问题的方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是克服现有心肌干细胞直接注射治疗心肌梗死的缺陷，研制一种的可减少心肌干细胞死亡、被冲刷，并且有着合适孔径的生物支架，从而保证心肌干细胞在缺血环境存活，迁移和分化，提高干细胞的修复效果。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于心肌组织再生的生物支架——植入性生物可降解微孔氧化铁支架，所述支架具有三层结构，内层为微孔氧化铁支架层，中间层为明胶水凝胶层，外层为基质胶层。进一步，所述明胶水凝胶层由明胶与间充质干细胞组成。本专利技术还提供了所述植入性生物可降解微孔氧化铁支架的制备方法，包括步骤：1)合成微孔氧化铁支架；2)明胶覆盖；3)干细胞植入；4)基质胶涂层。进一步，步骤1)所述合成微孔氧化铁支架的具体方法为：将K4[Fe(CN)6]在聚氨酯海绵中控制性水解后形成普鲁士蓝纳米管，随后常压热解后形成微孔氧化铁结构，从而获得一个超轻磁性支架。优选地，为了移除残余的K4Fe(CN)6·3H2O、聚氨酯海绵、普鲁士蓝，以及其它在制作过程中产生的杂质，对步骤1)获得的微孔氧化铁支架作如下处理：把微孔氧化铁支架先后在二甲基亚砜和无菌超纯水中透析；分别在二甲基亚砜和无菌超纯水中透析的时间优选为5-10天，在透析过程中，每24小时更换一次透析缓冲液。进一步，步骤2)所述明胶覆盖的具体方法为：将步骤1)制得的支架浸入明胶的无菌溶液中一段时间，随后将明胶覆盖的支架干燥；所述明胶的无菌溶液的质量百分比浓度优选为1～3％，最佳为2％，浸泡的时间优选为1-3小时，最佳为2小时；优选地，所述干燥的方法为将支架置于消毒通风罩内干燥。进一步，步骤3)中所述干细胞植入的具体方法为：用携带增强绿色荧光蛋白慢病毒载体转染从小鼠肋骨分离出骨髓来源的间充质干细胞，然后将转染的细胞种植在明胶涂层的支架上。更进一步，所述将转染的细胞种植在明胶涂层的支架上是指将步骤2)获得的覆盖有明胶的微孔氧化铁支架浸泡在转染细胞的细胞悬液中，浸泡完成后用培养基冲洗支架，然后将支架放置在培养基中，在37℃，5％二氧化碳浓度下培养5-9天，直至在显微镜下观察到种植细胞在支架内增殖为止；细胞悬液中细胞的浓度优选为1×107-5×107个/mL，最佳为3×107个/mL，配制所述细胞悬液的溶液优选为IMDM培养基。优选地，冲洗和培养细胞所用的培养基为含有10％的胎牛血清和1％的青链霉素双抗的DMEM培养基，培养期间每天更换一次培养基。进一步，步骤4)基质胶涂层的具体方法为：将支架置于一个克隆环内，克隆环则放在一个干净无菌的培养皿中，克隆环内有预冷的10％基质胶溶液，持续浸泡10-20秒，优选为15秒，然后抽干基质胶溶液，随后分别加入20％、40％、60％、80％、100％预冷的基质胶溶液，重复浸泡和抽干步骤，100％的基质胶溶液处理后，将克隆环放置在37℃，持续1-3小时，优选为2小时。本专利技术的生物支架所用材料来源方便，无毒安全，可用于医学生物工程，并且本专利技术的方法所产生的复层微孔氧化铁支架有良好的组织相容性，有一定的机械强度，无毒副作用，可作为医学生物工程支架，为用干细胞治疗心肌梗死提供了条件。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1为本专利技术的总体制作流程；图2为本专利技术制作过程中，裸露的微孔氧化铁支架的扫描电子显微镜图像；图3为本专利技术制作过程中，明胶涂层的支架扫描电子显微镜图像；图4为本专利技术制作过程中，干细胞粘附在支架上并在支架小梁上增殖的扫描电子显微镜图像；图5为本专利技术制作过程中，裸露氧化铁支架特性的扫描电子显微镜图像；图6为本专利技术制作过程中，明胶涂层后的特性的扫描电子显微镜图像；图7为本专利技术制作过程中，表明种植1天后，干细胞增殖的荧光显微图像；图8为本专利技术制作过程中，表明种植3天后，干细胞增殖的荧光显微图像；图9为本专利技术制作过程中，表明种植7天后，干细胞增殖的荧光显微图像；图10，图11为本专利技术制作过程中，表明种植7天后，干细胞广泛增殖的共焦成像与三维重建；图12为本专利技术制作过程中，支架表面下1.5mm的扫描电子显微镜图像；图13为本专利技术制作过程中，支架微孔的扫描电子显微镜图像；图14为本专利技术制作过程中，A为基质胶涂层支架的光学显微镜图像，B为基质胶涂层支架的荧光显微镜图像，C为A中方框内基质胶涂层支架的光学显微镜图像，箭头为基质胶涂层特写，D为A中方框内基质胶涂层支架的荧光显微镜图像；图15为正常小鼠(normal)心脏超声检查图像。图16为心肌梗死模型小鼠在植入支架后(scaffold)的心脏超声图像。图17为心肌梗死模型小鼠没有植入支架后(control)的心脏超声图像。图18为正常小鼠、心肌梗死模型小鼠在植入支架后和没有植入支架的三者播出量对比柱状图。图19为正常小鼠、心肌梗死模型小鼠在植入支架后和没有植入支架的三者射血分数对比柱状图。图20为正常小鼠、心肌梗死模型小鼠在植入支架后和没有植入支架的三者左室短轴缩短率对比柱状图。具体实施方式实施例1植入性生物可降解微孔氧化铁支架的制备合成微孔氧化铁支架：将K4[Fe(CN)6]在聚氨酯海绵中控制性水解后形成普鲁士蓝纳米管，随后常压热解后形成微孔氧化铁结构，从而获得一个超轻磁性支架。为了移除残余的K4Fe(CN)6·3H2O、聚氨酯海绵、普鲁士蓝，以及其它在制作过程中产生的杂质，作如下处理：把微孔氧化铁支架放入10毫升二甲基亚砜中透析，持续七天，随后置于无菌超纯水再透析7天。在透析过程中，透析缓冲液(二甲亚砜或菌超纯水)每24小时更换一次。明胶覆盖：处理后的支架浸入2毫升2％(质量百分比)明胶的无菌溶液，持续2小时，随后明胶覆盖的支架置于消毒通风罩后干燥。干细胞植入：用携带增强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植入性生物可降解微孔氧化铁支架，其特征在于所述支架具有三层结构，内层为微孔氧化铁支架层，中间层为明胶水凝胶层，外层为基质胶层。

【技术特征摘要】
1.一种植入性生物可降解微孔氧化铁支架，其特征在于所述支架具有三层结构，内层为微孔氧化铁支架层，中间层为明胶水凝胶层，外层为基质胶层。2.如权利要求1所述的植入性生物可降解微孔氧化铁支架，其特征在于所述明胶水凝胶层由明胶与间充质干细胞组成。3.如权利要求1所述的植入性生物可降解微孔氧化铁支架，其特征在于所述支架的制备方法，包括步骤：1)合成微孔氧化铁支架；2)明胶覆盖；3)干细胞植入；4)基质胶涂层。4.如权利要求3所述的植入性生物可降解微孔氧化铁支架，其特征在于步骤1)所述合成微孔氧化铁支架的具体方法为：将K4[Fe(CN)6]在聚氨酯海绵中控制性水解后形成普鲁士蓝纳米管，随后常压热解后形成微孔氧化铁结构，从而获得一个超轻磁性支架。5.如权利要求4所述的植入性生物可降解微孔氧化铁支架，其特征在于还包括对步骤1)获得的微孔氧化铁支架作如下处理：把微孔氧化铁支架先后在二甲基亚砜和无菌超纯水中透析。6.如权利要求3所述的植入性生物可降解微孔氧化铁支架，其特征在于步骤2)所述明胶覆盖的具体方法为：将步骤1)制得的支架浸入明胶的无菌溶液中一段时间，随后将明胶覆盖的支架干燥。7.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文硕，魏来，王春生，孔彪，陆云涛，
申请(专利权)人：复旦大学附属中山医院，
类型：发明
国别省市：上海,31