人工皮肤及人工皮肤的制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种用于皮肤创面修复的人工皮肤及其制备方法和应用。所述人工皮肤的制备方法包括制备天然高分子溶液，制备改性生物可降解高分子材料及溶液，由天然高分子溶液和改性生物可降解高分子溶液混合制成复合凝胶，再将制得的复合凝胶通过三维打印制得所述人工皮肤。所述人工皮肤具有三维网络多孔结构，有利于皮肤细胞的粘附、增殖、长入以及血管化形成。所述人工皮肤需要在磷酸盐缓冲液，或生理盐水中溶胀后使用。

Preparation and application of artificial skin and artificial skin

The invention provides an artificial skin for skin wound repair, and a preparation method and application thereof. The preparation method of the artificial skin includes preparation of natural polymer solution, preparation of modified biodegradable polymer material and solution, compound gel made of natural polymer solution and modified biodegradable polymer solution, and then the prepared compound gel is printed through three dimensions to get the artificial skin. The artificial skin has three-dimensional network porous structure, which is conducive to adhesion, proliferation, ingrowth and vascularization of skin cells. The artificial skin needs to be swollen in phosphate buffer or saline solution.

【技术实现步骤摘要】
人工皮肤及人工皮肤的制备方法和应用
本专利技术涉及生物医用材料领域，尤其涉及一种应用于皮肤缺损修复领域的人工皮肤及其制备方法。
技术介绍
皮肤组织是人体最大的器官，也是人体与外界环境直接接触的第一道屏障。严重皮肤创伤或烧伤导致的皮肤缺损通常难以自行修复以恢复原有的形态和功能，通过手术植入皮肤替代物可以加快愈合速度，提高愈合质量。国内外已有多个人工皮肤替代物应用于临床，包括Apligraf、Integra、Dermafen、Dermagraft、Transcyte、Alloderm、Lyphoderm、Biobrane、Pelnac、安体肤、兰度双层人工皮肤等。人工皮肤替代物的使用使急性创面愈合的速度较传统治疗方法提前了2-5天，也使过去一些久治不愈的慢性难愈合创面的愈合率由既往的60％上升至90％。然而，对于提高创面愈合质量，即减少瘢痕形成和促进皮肤附属器再生，目前的人工皮肤替代物仍显得无能为力，成为临床医生、材料学家、生物学家等迫切需要解决的难题。因此，开发一种新的，有利提高创面愈合质量的人工皮肤替代物具有十分重要的意义。传统成型技术制备的水凝胶呈块状，吸水后体积膨胀，会对周边组织的神经血管产生额外的压力。同时，块状材料较低的比表面积也不利于细胞迁移长入。而三维打印技术可以实现个性化和精细化成型，制备既定尺寸和厚度的个性化支架。通过改变挤出针管的纤维直径和间隔宽度可以控制其孔径和降解速率。同时，支架中均一的通道能够保证营养物质、氧气、代谢产物等及时交换，有利于细胞向材料内部迁移以及早期血管化，保持细胞正常的增殖行为和代谢功能，促进受损组织快速、有效修复。
技术实现思路
鉴于上述状况，本专利技术提供一种应用于皮肤缺损修复领域的人工皮肤及其制备方法。一种人工皮肤的制备方法，其包括如下步骤：A.制备天然高分子溶液，所述天然高分子溶液所使用的天然高分子材料为丝胶蛋白、丝素蛋白、硫酸软骨素、透明质酸、弹性蛋白中的一种或几种组合；B.制备改性生物可降解高分子材料，所述改性生物可降解高分子材料为甲基丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物修饰改性的胶原、明胶、多肽或葡聚糖等中的一种或几种组合；C.制备改性生物可降解高分子溶液，将步骤B中得到的改性生物可降解高分子材料溶解后得到所述改性生物可降解高分子溶液；D.制备复合凝胶，将步骤A中得到的天然高分子溶液与步骤C中得到的改性生物可降解高分子溶液混合，制得所述复合凝胶；E.三维打印人工皮肤，将步骤D中得到的复合凝胶用于三维打印，制得人工皮肤。优选地，制备所述丝胶蛋白溶液或所述丝素蛋白溶液包括：将蚕茧溶解，取上清液，从上清液中提取丝胶蛋白或丝素蛋白溶液；通过减少溶液中水的含量将提取出的丝胶蛋白或丝素蛋白溶液进一步浓缩。优选地，制备所述丝胶蛋白溶液进一步包括：所述将蚕茧溶解包括用溴化锂溶液溶解所述蚕茧，所述从上清液中提取丝胶蛋白或丝素蛋白溶液为丝胶蛋白的溴化锂溶液；所述丝胶蛋白的溴化锂溶液与三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液混合并透析，得到丝胶蛋白溶液；所述进一步浓缩是用聚乙二醇对溶液进行浓缩。优选地，制备所述丝素蛋白溶液进一步包括：所述将蚕茧溶解包括用碳酸钠溶液对蚕丝脱胶数次，弃去使用过的碳酸钠溶液，然后用氯化钙溶液溶解脱胶后的蚕丝，得到丝素蛋白溶液；用滤膜过滤所述丝素蛋白溶液，以除去所述丝素蛋白溶液中的Ca离子和Cl离子，直至硝酸银溶液检测滤液中Cl离子完全去除；所述进一步浓缩是用聚乙二醇对溶液进行浓缩。优选地，制备所述硫酸软骨素溶液包括：将硫酸软骨素溶解于磷酸盐缓冲溶液中，超声分散。优选地，制备所述改性生物可降解高分子材料包括：用于制备所述改性生物可降解高分子材料的高分子材料为胶原、明胶、多肽、葡聚糖中的一种或几种组合，将所述高分子材料溶解形成高分子材料溶液；在所述高分子材料溶液中滴加甲基丙烯酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯溶液来实现分子修饰改性，透析纯化后经冷冻干燥制得所述改性生物可降解高分子材料。优选地，制备所述改性生物可降解高分子溶液包括：将所述改性生物可降解高分子材料溶解于去离子水，或醋酸溶液，或磷酸盐缓冲溶液中。优选地，制备所述复合凝胶包括：配制2-20％的改性生物可降解高分子溶液，加入0.2-1.2％的光引发剂，将2～6％的天然高分子溶液与所述改性生物可降解高分子溶液等体积混合，充分混匀，静置备用。优选地，所述三维打印人工皮肤包括：构建三维结构模型；利用点胶机控制气体压力挤出复合凝胶形成纤维，并用紫外光辐射固化成型；打印结束后的产品用酒精浸泡，增加复合凝胶的结晶度，然后经过冷冻干燥制得干型人工皮肤。优选地，所述点胶机控制的气压范围为10～50kPa，所述纤维的直径为80-400μm，所述点胶机的移动速率为1-20mm/s，所述纤维间距100-500μm，层高100-2000μm。一种人工皮肤，所述人工皮肤具有三维网络多孔结构，所述人工皮肤由以上所述的人工皮肤的制备方法制得，所述人工皮肤中的复合凝胶中的天然高分子材料与改性生物可降解高分子材料的比例在2:1～1:4之间。一种人工皮肤的应用方法，人工皮肤在磷酸盐缓冲液，或生理盐水中溶胀后使用。由于本专利技术的人工皮肤使用的原材料是天然高分子材料和可降解高分子材料，并通过三维打印制得，使人工皮肤具有三维网络多孔结构，所以本专利技术的人工皮肤能促使受损皮肤快速修复，具有良好的生物相容性、机械性能和可降解性，在愈合期间能够维持良好的形态。并且所述人工皮肤三维结构中的均一孔道能够保证培养基中营养物质以及代谢产物、氧气和二氧化碳的及时交换，有助于细胞深入人工皮肤的三维结构进行增殖、分化以及血管化。人永生化角质形成细胞和人成纤维细胞在三维网络多孔结构上能够按照共培养的模式，基本呈现分层生长。具体实施方式：为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以进一步阐述本专利技术。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种人工皮肤的制备方法，其步骤包括：制备天然高分子溶液，所述天然高分子溶液所使用的天然高分子材料为丝胶蛋白、丝素蛋白、硫酸软骨素、透明质酸、弹性蛋白中的一种或几种组合；制备改性生物可降解高分子材料，所述改性生物可降解高分子材料为甲基丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物修饰改性的胶原、明胶、多肽或葡聚糖等中的一种或几种组合；将所述改性生物可降解高分子材料溶解后得到所述改性生物可降解高分子溶液，溶解所述改性生物可降解高分子材料的溶剂为去离子水、醋酸溶液或磷酸盐缓冲溶液中的一种；将所述天然高分子溶液与所述改性生物可降解高分子溶液混合，制得复合凝胶；三维打印人工皮肤，将所述复合凝胶用于三维打印，制得人工皮肤。所述人工皮肤中的复合凝胶中的天然高分子材料与改性生物可降解高分子材料的比例在2:1～1:4之间。三维打印参数：气压范围为10～50kPa，纤维的直径为80-400μm，移动速率为1-20mm/s，纤维间距100-500μm，层高100-2000μm。制备所述复合凝胶包括：配制2-20％的改性生物可降解高分子溶液，加入0.2-1.2％的光引发剂，将2～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工皮肤的制备方法，其包括如下步骤：A.制备天然高分子溶液，所述天然高分子溶液所使用的天然高分子材料选自丝胶蛋白、丝素蛋白、硫酸软骨素、透明质酸或弹性蛋白中的一种或几种组合；B.制备改性生物可降解高分子材料，所述改性生物可降解高分子材料选自甲基丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物修饰改性的胶原、明胶、多肽或葡聚糖中的一种或几种组合；C.制备改性生物可降解高分子溶液，将步骤B中得到的改性生物可降解高分子材料溶解后得到所述改性生物可降解高分子溶液；D.制备复合凝胶，将步骤A中得到的天然高分子溶液与步骤C中得到的改性生物可降解高分子溶液混合，制得所述复合凝胶；E.三维打印步骤D中得到的复合凝胶成为人工皮肤。

【技术特征摘要】
1.一种人工皮肤的制备方法，其包括如下步骤：A.制备天然高分子溶液，所述天然高分子溶液所使用的天然高分子材料选自丝胶蛋白、丝素蛋白、硫酸软骨素、透明质酸或弹性蛋白中的一种或几种组合；B.制备改性生物可降解高分子材料，所述改性生物可降解高分子材料选自甲基丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物修饰改性的胶原、明胶、多肽或葡聚糖中的一种或几种组合；C.制备改性生物可降解高分子溶液，将步骤B中得到的改性生物可降解高分子材料溶解后得到所述改性生物可降解高分子溶液；D.制备复合凝胶，将步骤A中得到的天然高分子溶液与步骤C中得到的改性生物可降解高分子溶液混合，制得所述复合凝胶；E.三维打印步骤D中得到的复合凝胶成为人工皮肤。2.如权利要求1所述的人工皮肤的制备方法，其特征在于，制备所述丝胶蛋白溶液或所述丝素蛋白溶液包括：将蚕茧溶解，取上清液，从上清液中提取丝胶蛋白或丝素蛋白溶液；通过减少溶液中水的含量将提取出的丝胶蛋白或丝素蛋白溶液进一步浓缩。3.如权利要求2所述的人工皮肤的制备方法，其特征在于，所述将蚕茧溶解包括用溴化锂溶液溶解所述蚕茧，所述从上清液中提取丝胶蛋白或丝素蛋白溶液为丝胶蛋白的溴化锂溶液；所述丝胶蛋白的溴化锂溶液进一步与三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液混合并透析，得到丝胶蛋白溶液；所述进一步浓缩是用聚乙二醇对溶液进行浓缩。4.如权利要求2所述的人工皮肤的制备方法，其特征在于，所述将蚕茧溶解为用碳酸钠溶液对蚕丝脱胶数次，然后用氯化钙溶液溶解脱胶后的蚕丝，得到丝素蛋白溶液；进一步用滤膜过滤所述丝素蛋白溶液，以除去所述丝素蛋白溶液中的Ca离子和Cl离子，直至硝酸银溶液检测滤液中Cl离子完...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌盛，李小丽，刘伟强，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44