一种可注射型微纤维的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种可注射型微纤维的制备方法，包括如下步骤：(1)设计PMMA模板，制成PDMS芯片；(2)以硅油作为连续相，以海藻酸与明胶的混合溶液为第一分散相，以氯化钙水溶液为第二分散相，分别注入上述连续相输入口、第一输入口和第二输入口，调整连续相、第一分散相和第二分散相的流速，使得连续相在第一分散相流道与主流道的相接处切断第一分散相形成第一液滴，在第二分散相流道与主流道的相接处切断第二分散相形成第二液滴，且使第一液滴在腔室的前段追上第二液滴发生融合并反应生成海藻酸钙，接着在腔室的后段固化，得到短棒状微纤维；(3)收集短棒状微纤维，洗去表面残留的硅油，接着以交联剂溶液进行交联，即得所述可注射型微纤维。

Preparation and Application of Injectable Microfibers

The invention discloses a preparation method of injectable microfibers, which includes the following steps: (1) designing PMMA template to make PDMS chip; (2) using silicone oil as continuous phase, mixed solution of alginate and gelatin as first dispersing phase, and calcium chloride solution as second dispersing phase, respectively, injecting the continuous phase input port, the first input port and the second input port, adjusting the continuous phase; The velocity of the first dispersed phase and the second dispersed phase makes the continuous phase cut off the first dispersed phase at the junction of the first dispersed phase runner and the main channel to form the first droplet, cut off the second dispersed phase at the junction of the second dispersed phase runner and the main channel to form the second droplet, and make the first droplet catch up with the second droplet in the front of the chamber and react to form calcium alginate, then in the chamber. Short rod microfibers can be obtained by curing the back part of the chamber; (3) collecting short rod microfibers, washing off residual silicone oil on the surface, and then crosslinking with a cross-linking agent solution, the injectable microfibers can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种可注射型微纤维的制备方法及其应用
本专利技术属于生物工程
，具体涉及一种可注射型微纤维的制备方法及其应用。
技术介绍
组织工程方法是将体外培养和扩增的高浓度功能相关组织细胞种植在一种生物相容性好、同时能够被机体降解的生物材料上，即组织工程支架材料，形成材料-细胞复合物，将此复合物移植到所需部位，在机体内细胞继续增殖，而支架材料逐渐被降解、吸收，从而达到修复受损组织或重建功能的目的。但是，体外构建的组织由于传质的限制，缺乏血管为支架内部的细胞提供营养物质和氧气，细胞无法有效地长入支架材料内部，组织的厚度难以增加，并且制备的工程化组织形状也比较简单。因此，血管化问题已成为组织工程急需解决的一个关键性问题。目前，组织工程血管化主要有两种方法，第一种方法是通过外部局部刺激血管生成，使宿主组织周围新形成的血管向植入组织体内部生长。另一种方法是在植入组织构建体前，先在体外构建微血管化组织网络，在植入后，这些微血管网络只需要与宿主微血管发生互连，在短时间内完成灌注。这些研究均需要在体外构建较大的组织工程支架并需要移植，操作繁琐。制备可注射型微纤维仿血管支架并注射到体内，微纤维与周围组织接触并形成新的毛细血管，利于细胞的生长与迁移，更利于传质形成微血管网络。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种可注射型微纤维的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述可注射型微纤维的应用。本专利技术的技术方案如下：一种可注射型微纤维的制备方法，包括如下步骤：(1)设计PMMA模板，制成PDMS芯片，其上具有一主流道、一第一分散相流道和一第二分散相流道，主流道的前端具有一连续相输入口，主流道的后段设有一腔室，该腔室的前段的内径逐渐扩大，后段的内径逐渐缩小，第一分散相流道和第二分散相流道的一端分别依次连通主流道的连续相输入口与腔室之间的部分并与主流道垂直，该第另一端分别具有一第一输入口和一第二输入口；(2)以硅油作为连续相，以海藻酸与明胶的混合溶液为第一分散相，以氯化钙水溶液为第二分散相，分别注入上述连续相输入口、第一输入口和第二输入口，调整连续相、第一分散相和第二分散相的流速，使得连续相在第一分散相流道与主流道的相接处切断第一分散相形成第一液滴，在第二分散相流道与主流道的相接处切断第二分散相形成第二液滴，且使第一液滴在腔室的前段追上第二液滴发生融合并反应生成海藻酸钙，接着在腔室的后段固化，得到短棒状微纤维，该短棒状微纤维的长径比为2.5-3.5∶1，且长度为700-800μm；(3)收集上述短棒状微纤维，洗去表面残留的硅油，接着以交联剂溶液进行交联，将明胶固定在其中，即得所述可注射型微纤维。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述混合溶液中还含有HUVECs。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述主流道的前段、第一分散相流道和第二分散相流道的内径为200-1000μm。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述混合溶液由浓度为1-1.75wt％的海藻酸溶液和浓度为1-4wt％的明胶溶液以1-4∶1的体积比组成。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述氯化钙水溶液的浓度为2-5wt％。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述连续相的流速为0.003-0.004mL/min，所述第一分散相的流速为0.008-0.0014mL/min。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述交联剂为京尼平、氧化海藻酸钠或戊二醛。本专利技术的另一技术方案如下：上述制备方法制备的可注射型微纤维在制备组织工程血管中的应用。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述可注射型微纤维作为组织工程血管的支架。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术工艺简单易行，制备周期短，制备过程绿色环保，具有实用性强及广阔的应用前景。2、本专利技术制备的可注射型微纤维可以通过包裹HUVECs体外培养形成血管状微组织，有利于细胞的生长与增殖。3、本专利技术制备的可注射型微纤维注射到小鼠体内，可引起周围炎性肉芽组织血管的增生，生成小的毛细血管。附图说明图1为本专利技术实施例1中的PMMA模板的尺寸设计图和第一及第二分散相流道与主流道相接处的局部放大图。图2为本专利技术实施例1制得的可注射型微纤维的激光共聚焦明场图。图3为本专利技术实施例2制得的内包裹HUVECs的可注射型微纤维的激光共聚焦荧光图。图4为本专利技术实施例4中CCK-8法检测HUVECs在微纤维中的生长与增殖情况。图5为本专利技术实施例5中可注射型微纤维注射到小鼠体内与周围组织的HE染色图。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。实施例1(1)设计如图1所示的PMMA模板，制成PDMS芯片，其上具有一主流道1、一第一分散相流道2和一第二分散相流道3，主流道1的前端具有一连续相输入口10，主流道1的后段设有一腔室11，该腔室11的前段的内径逐渐扩大，后段的内径逐渐缩小，第一分散相流道2和第二分散相流道3的一端分别依次连通主流道1的连续相输入口10与腔室11之间的部分并与主流道1垂直，该第另一端分别具有一第一输入口20和一第二输入口30；主流道1的前段、第一分散相流道2和第二分散相流道3的内径为200-1000μm；(2)以硅油作为连续相，以海藻酸与明胶的混合溶液(取0.08g明胶溶于2mL超纯水配制4％的明胶溶液，取0.105g海藻酸钠溶解于6mL超纯水中配制成1.75％的海藻酸钠溶液，充分混合后经0.45μm一次性针头滤器过滤后，制成混合溶液)为第一分散相，以5wt％氯化钙水溶液为第二分散相，分别注入上述连续相输入口10、第一输入口20和第二输入口30，调整连续相、第一分散相和第二分散相的流速，使得连续相在第一分散相流道2与主流道1的相接处切断第一分散相形成第一液滴，在第二分散相流道3与主流道1的相接处切断第二分散相形成第二液滴，且使第一液滴在腔室11的前段追上第二液滴发生融合并反应生成海藻酸钙，接着在腔室11的后段固化，得到短棒状微纤维；具体的，连续相的流速为0.0035mL/min，所述第一分散相的流速为0.001mL/min(3)收集上述短棒状微纤维，用超纯水或PBS洗去表面残留的硅油，即得如图2所示的所述可注射型微纤维，长度为750μm左右，宽度在250μm左右，长径比为3左右，粒径均一、分散性好。实施例2本实施例与实施例1基本相同，所不同的是向混合溶液中加入HUVECs，数量级为106个/ml，且整个制备过程、仪器与材料保证无菌，收集短棒状微纤维，用PBS洗去表面残留的硅油，并用1wt％京尼平溶液交联，制得内包裹HUVECs的可注射型微纤维。实施例3取实施例2中制得的内包裹HUVECs的可注射型微纤维，京尼平交联10min，体外培养15天，用Dil-AC-LDL标记HUVECs，图3为内包裹HUVECs的的可注射型微纤维的激光共聚焦荧光图；可以看出细胞在微纤维中发生从内向外的迁移，微纤维呈血管状。实施例4用CCK-8法检测HUVECs在微纤维中的生长与增殖情况，结果如图4所示，在相同的制备条件下，用1wt％京尼平溶液交联的可注射微纤维组的细胞活性明显高于未交联组，用京尼平固定明胶，可以促进细胞的生长与增殖。实施例5将实施例3制得的内包裹HUVECs的可注射微纤维注射到小鼠体内，之后处死小鼠，取微纤维注射部位处组织进行HE染色，观察微纤维在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可注射型微纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)设计PMMA模板，制成PDMS芯片，其上具有一主流道、一第一分散相流道和一第二分散相流道，主流道的前端具有一连续相输入口，主流道的后段设有一腔室，该腔室的前段的内径逐渐扩大，后段的内径逐渐缩小，第一分散相流道和第二分散相流道的一端分别依次连通主流道的连续相输入口与腔室之间的部分并与主流道垂直，该第另一端分别具有一第一输入口和一第二输入口；(2)以硅油作为连续相，以海藻酸与明胶的混合溶液为第一分散相，以氯化钙水溶液为第二分散相，分别注入上述连续相输入口、第一输入口和第二输入口，调整连续相、第一分散相和第二分散相的流速，使得连续相在第一分散相流道与主流道的相接处切断第一分散相形成第一液滴，在第二分散相流道与主流道的相接处切断第二分散相形成第二液滴，且使第一液滴在腔室的前段追上第二液滴发生融合并反应生成海藻酸钙，接着在腔室的后段固化，得到短棒状微纤维，该短棒状微纤维的长径比为2.5‑3.5∶1，且长度为700‑800μm；(3)收集上述短棒状微纤维，洗去表面残留的硅油，接着以交联剂溶液进行交联，将明胶固定在其中，即得所述可注射型微纤维。...

【技术特征摘要】
1.一种可注射型微纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)设计PMMA模板，制成PDMS芯片，其上具有一主流道、一第一分散相流道和一第二分散相流道，主流道的前端具有一连续相输入口，主流道的后段设有一腔室，该腔室的前段的内径逐渐扩大，后段的内径逐渐缩小，第一分散相流道和第二分散相流道的一端分别依次连通主流道的连续相输入口与腔室之间的部分并与主流道垂直，该第另一端分别具有一第一输入口和一第二输入口；(2)以硅油作为连续相，以海藻酸与明胶的混合溶液为第一分散相，以氯化钙水溶液为第二分散相，分别注入上述连续相输入口、第一输入口和第二输入口，调整连续相、第一分散相和第二分散相的流速，使得连续相在第一分散相流道与主流道的相接处切断第一分散相形成第一液滴，在第二分散相流道与主流道的相接处切断第二分散相形成第二液滴，且使第一液滴在腔室的前段追上第二液滴发生融合并反应生成海藻酸钙，接着在腔室的后段固化，得到短棒状微纤维，该短棒状微纤维的长径比为2.5-3.5∶1，且长度为700-800μm；(3)收集上述短棒状微纤维，洗去表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱政，王士斌，王颖，胡璇，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35