基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于脱细胞基质‑细胞‑三维纤维网络的仿生组织及其制备方法，基于脱细胞基质‑细胞‑三维纤维网络的仿生组织至少包含复合脱细胞基质水凝胶和上皮细胞；所述复合脱细胞基质水凝胶为以生物相容性良好的三维纤维网络材料为骨架的水凝胶；所述生物相容性良好的三维纤维网络材料是由生物相容性良好的纤维缠绕形成的网络结构材料。本发明专利技术的基于脱细胞基质‑细胞‑三维纤维网络的仿生组织可以根据组织器官结构进行模拟，在组织工程中具有很好的应用前景，可广泛应用生物医学领域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属复合脱细胞基质水凝胶制备
，涉及一种基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织及其制备方法。
技术介绍
水凝胶(Hydrogel)是以水为分散介质的凝胶，一种高分子网络体系，性质柔软，在性质上类似于细胞外基质，因其可随意改变形状、强度可调控且内部疏松多孔的特性越来越多地被应用于生物组织工程中。凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。这些高分子按其来源可分为天然和合成两大类。天然的亲水性高分子包括多糖类(淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸、壳聚糖等)和多肽类(胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等)。合成的亲水高分子包括醇、丙烯酸及其衍生物类(聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等)。天然水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性，广泛受到人们的关注。天然高分子水凝胶网络键合的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，这种凝胶是非永久性的，通过加热凝胶可转变为溶液，所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。例如明胶通过降低温度即可形成凝胶，而胶原通过升高温度形成凝胶，丝素蛋白溶液在高压条件下能形成水凝胶。化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。例如先在透明质酸羧基上引入呋喃基团，利用两端修饰马来酰亚胺的PEG与呋喃环化学交联成胶。但是这些物质都是单一组分，无法完全模拟由多种组分混合构成的天然组织，提供的生物学功能也十分有限。脱细胞基质(ECM)是将完整的组织或器官去除细胞及一些抗原成分剩余得到的，保留了细胞外基质的天然骨架，含有胶原纤维、糖蛋白、血管内皮生长因子等，良好的生物相容性和生物降解性，是理想的水凝胶原材料。然而，水凝胶之间为各向同性材料而不能承受大的载荷，机械性能较差，因此制约了应用范围。增强水凝胶才能发挥其最大益处。为了提高水凝胶的力学性能，许多研究工作者做出了改进，专利公开号104487103 A公开了一种纤维增强水凝胶复合材料
的方法即在水凝胶主体中加入纤维分散体的方式。专利公开号105085791 A公开了一种疏水微球增韧增强物理交联双网络水凝胶的制备方法。但都更倾向于改变凝胶主体的结构来达到增强力学性能的效果，改变了凝胶的原有属性，如透明度降低，内部结构发生改变。同时影响水凝胶内部存在的迁移成分如药物、血管内皮生长因子等，从而使整个凝胶的功能失效。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织及其制备方法，以解决现有技术中结构强度不足以及内部有效添加成分的迁移速度过快的技术问题。本专利技术采用生物相容性良好的三维纤维网络材料为骨架制备复合脱细胞基质水凝胶，可以达到增强的效果。同时，提出基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，形成三明治结构，然后根据组织器官结构进行模拟，在组织工程中具有很好的应用前景。本专利技术中，术语“水凝胶前驱体”指可用于形成水凝胶之前的一种存在形式。本专利技术的基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，所述基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织至少包含复合脱细胞基质水凝胶和上皮细胞；所述复合脱细胞基质水凝胶为以生物相容性良好的三维纤维网络材料为骨架的水凝胶；所述生物相容性良好的三维纤维网络材料是由生物相容性良好的纤维缠绕形成的网络结构材料。植入生物体后，不会产生炎症、排异反应等。所述生物相容性良好的三维纤维网络材料是指植入生物体内，不产生炎症及排斥反应等，且具有良好的生物降解性。作为优选的技术方案：如上所述的基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，所述生物相容性良好的三维纤维网络材料为天然的或合成的生物相容性良好的三维纤维网络材料；所述生物相容性良好的三维纤维网络材料中的纤维直径为500nm～3μm，孔径范围为1.0μm-9μm，孔隙率为65％-90％，且微孔分布均匀；所述脱细胞基质水凝胶的主要成分为水，孔隙率为50％-90％，孔径范围为10μm-450μm；所述脱细胞基质水凝胶的脱细胞基质为取自尿道、输尿管、膀胱、血管、小肠、消化道、阴道或输卵管的脱细胞基质；所述生物相容性良好的纤维为丝素蛋白纤维、聚乙交酯丙交酯纤维或聚己内酯纤维。如上所述的基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，所述至少包含复合脱细胞基质水凝胶和上皮细胞为以下情形之一：复合脱细胞基质水凝胶与上皮细胞结合情形：复合脱细胞基质水凝胶上种植上皮细胞；复合脱细胞基质水凝胶上表面覆盖水凝胶，且在复合脱细胞基质水凝胶与水凝胶之间种植上皮细胞；复合脱细胞基质水凝胶上表面覆盖水凝胶，上皮细胞种植在水凝胶上表面；复合脱细胞基质水凝胶上表面覆盖两层水凝胶，上皮细胞种植在两层水凝胶之间；或者，进一步地，还包括以下情形之一：复合脱细胞基质水凝胶与平滑肌细胞结合情形：复合脱细胞基质水凝胶下表面种植平滑肌细胞；复合脱细胞基质水凝胶下表面覆盖水凝胶，且在复合脱细胞基质水凝胶与水凝胶之间种植平滑肌细胞；复合脱细胞基质水凝胶下表面覆盖水凝胶，平滑肌细胞种植在水凝胶下表面；复合脱细胞基质水凝胶下表面覆盖两层水凝胶，平滑肌细胞种植在两层水凝胶之间；所述复合脱细胞基质水凝胶为脱细胞基质水凝胶与所述生物相容性良好的三维纤维网络材料整体或局部复合；所述整体复合是指脱细胞基质水凝胶内整体包含生物相容性良好的三维纤维网络材料；所述局部复合是指生物相容性良好的三维纤维网络材料的上表面和下表面及其浅表层与脱细胞基质水凝胶复合；所述水凝胶为脱细胞基质制备而成的水凝胶，具体为膀胱脱细胞基质水凝胶、血管脱细胞基质水凝胶、尿道脱细胞基质水凝胶或小肠粘膜脱细胞基质水凝胶；如上所述的基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，所述复合脱细胞基质水凝胶中还含有迁移成分，所述迁移成分分散包裹在所述水凝胶中。如上所述的基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，所述迁移成分是指迁移成分分散在脱细胞基质水凝胶中，但不产生任何化学反应；所述迁移成
分为血管内皮生长因子、胰岛素、阿司匹林、酮洛芬、舒体安通或非那雄胺中的一种或几种。如上所述的基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，所述脱细胞基质水凝胶的存放温度在4℃～40℃。本专利技术还提供了基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织的制备方法，所述制备方法为浸泡法、涂覆法或喷涂法。如上所述的制备方法，首先制备脱细胞基质水凝胶前驱体溶液，然后浸泡、涂覆或喷涂，再在37℃下静置数分钟即形成复合脱细胞基质水凝胶；通常静置3～30min即可。所述浸泡为：在凝胶未形成之前，将生物相容性良好的三维纤维网络材料浸泡于所述脱细胞基质前驱体溶液；所述涂覆为：在凝胶未形成之前，将所述脱细胞基质水凝胶前驱体溶液涂覆在生物相容性良好的三维纤维网络材料的上表面、下表面或上、下表面，形成一层生物相容性良好的三维纤维网络结构与脱细胞基质水凝胶前驱体溶液构成的层叠结构；或进一步将生物相容性良好的三维纤维网络材料贴合于所涂覆的脱细胞基质水凝胶前驱体溶液层，形成多层生物相容性良好的三维纤维网络结构与脱细胞基质水凝胶前驱体溶液构成的层叠结构；所述喷涂为：在凝胶未形成之前，将所述脱细胞基质水凝胶前驱体溶液喷涂在生物相容性良好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于脱细胞基质‑细胞‑三维纤维网络的仿生组织，其特征是：所述基于脱细胞基质‑细胞‑三维纤维网络的仿生组织至少包含复合脱细胞基质水凝胶和上皮细胞；所述复合脱细胞基质水凝胶为以生物相容性良好的三维纤维网络材料为骨架的水凝胶；所述生物相容性良好的三维纤维网络材料是由生物相容性良好的纤维缠绕形成的网络结构材料。

【技术特征摘要】
1.基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，其特征是：所述基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织至少包含复合脱细胞基质水凝胶和上皮细胞；所述复合脱细胞基质水凝胶为以生物相容性良好的三维纤维网络材料为骨架的水凝胶；所述生物相容性良好的三维纤维网络材料是由生物相容性良好的纤维缠绕形成的网络结构材料。2.根据权利要求1所述的基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，其特征在于，所述生物相容性良好的三维纤维网络材料为天然的或合成的生物相容性良好的三维纤维网络材料；所述生物相容性良好的三维纤维网络材料中的纤维直径为500nm～3μm，孔径范围为1μm-9μm，孔隙率为65％-90％，且微孔分布均匀；所述复合脱细胞基质水凝胶的主要成分为水，孔隙率为50％-90％，孔径范围为10μm-450μm；所述复合脱细胞基质水凝胶的脱细胞基质为取自尿道、输尿管、膀胱、血管、小肠、消化道、阴道或输卵管的脱细胞基质；所述生物相容性良好的纤维为丝素蛋白纤维、聚乙交酯丙交酯纤维或聚己内酯纤维。3.根据权利要求1所述的基于脱细胞基质-细胞-三维纤维网络的仿生组织，其特征在于，所述至少包含复合脱细胞基质水凝胶和上皮细胞为以下情形之一：复合脱细胞基质水凝胶与上皮细胞结合情形：复合脱细胞基质水凝胶上种植上皮细胞；复合脱细胞基质水凝胶上表面覆盖水凝胶，且在复合脱细胞基质水凝胶与水凝胶之间种植上皮细胞；复合脱细胞基质水凝胶上表面覆盖水凝胶，上皮细胞种植在水凝胶上表面；复合脱细胞基质水凝胶上表面覆盖两层水凝胶，上皮细胞种植在两层水凝胶之间；或者，进一步地，还包括以下情形之一：复合脱细胞基质水凝胶与平滑肌细胞结合情形：复合脱细胞基质水凝胶下表面种植平滑肌细胞；复合脱细胞基质水凝胶下表面覆盖水凝胶，且在复合脱细胞基质水凝胶与水凝胶之间种植平滑肌细胞；复合脱细胞基质水凝胶下表面覆盖水凝胶，平滑肌细胞种植在水凝胶下表面；复合脱细胞基质水凝胶下表面覆盖两层水凝胶，平滑肌细胞种植在两层水凝胶之间；所述复合脱细胞基质水凝胶为脱细胞基质水凝胶与所述生物相容性良好的三维纤维网络材料整体或局部复合；所述整体复合是指脱细胞基质水凝胶内整体包含生物相容性良好的三维纤维网络材料；所述局部复合是指生物相容性良好的三维纤维网络材料的上表面和/或下表面及其浅表层与脱细胞基质水凝胶复合；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀鹏，蒋丹，宋鲁杰，邵惠丽，黄建文，傅强，胡学超，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31