一种用于心脏修复的生物补片材料制造技术

本发明专利技术涉及一种生物补片材料，具体地，涉及一种用于促进心脏功能修复的生物补片材料。所述生物补片材料包括(i)至少二个复合在一起的多孔结构层，所述的多孔结构层包括用于防止修复细胞流失的第一结构层和用于负载(或容纳)用于修复心脏的修复细胞的第二结构层，其中所述的修复细胞选自下组：心脏干细胞、心脏祖(前体)细胞、或其组合(其来源包括：胚胎干细胞、诱导性多能干细胞、心脏的组织干细胞、骨髓和外周血等)；和(ii)负载于所述第二结构层的所述的修复细胞，并且至少一部分或全部所述的修复细胞位于所述第二结构层的空隙中。发明专利技术的生物补片材料可负载修复细胞的生长，并具有非常良好的生物相容性和机械强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学材料，具体地，涉及一种用于心脏修复的生物补片材料。
技术介绍
随着经济水平的不断提高和社会老龄化程度的加深，心血管疾病的发病率不断攀升。心力衰竭是各种心血管疾病发展到终末期的临床综合症状，也是心血管疾病导致死亡的主要原因，号称心血管领域的“头号杀手”。目前，全世界心力衰竭患者约有1.17亿人，其中美洲约1462.1万人，欧洲约1558.6万人，亚洲约8636.4万人。我国约有2997.1万心力衰竭患者，占全世界总数的25.6％。由此而产生的医疗费用逐年增加，社会和家庭负担严重。虽然传统的药物治疗、介入治疗或外科搭桥手术和心衰晚期使用的器械辅助装置等可以重建血运、减少进一步的疤痕形成和不利的心室重构，并增加未受损心肌的功能，但不能挽救已经死亡的心肌细胞、无法使“死的”疤痕组织转变为有功能的相关细胞，无法逆转伴随而来的心力衰竭。心脏移植是治疗终末期心力衰竭的有效手段，但由于供体的严重短缺无法在临床上广泛应用，而干细胞移植疗法由于可促进梗死局部心肌和血管再生，成为目前最有前景的治疗手段之一。目前，干细胞治疗心肌梗死后(缺血性)心力衰竭的临床试验多采用经导管心肌内注射细胞的方法，这种方法的局限性在于细胞在心肌内的滞留率极低。除细胞注射方法之外，开发促进心脏功能修复的相关生物材料已经成为近年来业界的研究热点。然而，目前的促进心脏功能修复的相关生物材料又有诸多问题，如生物相容性差、不能随意制成病理部位相应形态、对细胞组织有毒害、不利于细胞的生长与分化、有免疫原性、不能阻滞炎症细胞的入侵及分解、机械强度不高等等。因此，本领域迫切需要开发一种生物相容性好、对细胞组织无毒、机械强度高的生物补片材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生物相容性好、对细胞组织无毒、机械强度高的生物补片材料。本专利技术的第一方面提供了一种用于心脏修复的生物补片材料，所述补片材料的形状与需修复的心脏部位的形状相匹配，并且所述补片材料包括：(i)至少二个复合在一起的多孔结构层，所述的多孔结构层包括用于防止修复细胞流失的第一结构层和用于负载(或容纳)用于修复心脏的修复细胞的第二结构层，其中所述的修复细胞选自下组：心脏干细胞、心脏祖(前体)细胞、或其组合(其来源包括：胚胎干细胞、诱导性多能干细胞、心脏的组织干细胞、骨髓和外周血等)；(ii)负载于所述第二结构层的所述的修复细胞，并且至少一部分或全部所述的修复细胞位于所述第二结构层的空隙中。在另一优选例中，所述第一结构层还可防止炎症细胞渗透。在另一优选例中，所述第一结构层具有第一孔隙度A1；所述第二结构层具有第二孔隙度A2，并且A2大于A1。在另一优选例中，所述的第二孔隙度A2与第一孔隙度A1之比A2/A1≥5，较佳地≥8，更佳地，≥10。在另一优选例中，所述的第一孔隙度A1为1-10μm,较佳地为2-6μm。在另一优选例中，所述的第二孔隙度A2为20-200μm，更佳地为25-100μm。在另一优选例中，所述的第一结构层的厚度为0.01-0.05cmcm，较佳地为0.01-0.02cm。在另一优选例中，所述的第二结构层的厚度为0.05-0.5cm，较佳地，0.1-0.25cm。在另一优选例中，所述的生物补片材料的主表面的面积为10-80cm2，较佳地为25－55cm2。在另一优选例中，所述第二结构层面向需修复的心脏部位(或组织)。在另一优选例中，所述的第二结构层朝向心脏表面，而所述的第一结构层在第二结构层外侧。在另一优选例中，所述需修复的心脏部位至少包括心脏缺血区。在另一优选例中，所述修复细胞的负载量为1×102-1×105个/mm3，较佳地，5×102-5×104个/mm3,更佳地，1×103-1×104个/mm3，按所述第二结构层的体积计。在另一优选例中，所述修复细胞来源于人或非人哺乳动物。在另一优选例中，所述的第一结构层和第二结构层的材质是相同的或不同的，优选相同的。在另一优选例中，所述生物补片材料的材质为生物可降解且生物相容的材料。在另一优选例中，所述的第一结构层为弹性蛋白基的(elastin-based)。在另一优选例中，所述的第二结构层为弹性蛋白基的。在另一优选例中，所述多孔结构层均为弹性蛋白基的结构层。在另一优选例中，所述的生物补片材料还可含有其他结构层。在另一优选例中，所述的生物补片材料还包括位于所述第一结构层和所述第二结构层之间的中间结构层。在另一优选例中，所述的多孔结构层由所述的第一结构层和所述的第二结构层构成。在另一优选例中，所述的多孔结构层含有交联在一起的以下组分：(a)弹性蛋白原、弹性蛋白，或其片段；和(b)粘多糖。在另一优选例中，所述的多孔结构层由交联在一起的上述组分(a)和组分(b)构成。在另一优选例中，在所述多孔结构层中，所述弹性蛋白为交联型弹性蛋白，即通过交联剂进行交联反应而形成的交联产物。在另一优选例中，所述弹性蛋白为动物体中提取的弹性蛋白及弹性蛋白片段，选自下组：弹性蛋白原(Tropoelastin)、α-弹性蛋白(α-elastin)、或其组合。在另一优选例中，所述粘多糖选自下组：肝素、硫酸软骨素、硫酸乙酰肝素或其组合。在另一优选例中，所述的交联剂为赖氨酸交联剂。在另一优选例中，所述的赖氨酸交联剂选自下组：Bis(sulfosuccinimidyl)suberatesodiumsalt(BS3)、戊二醛、4,4′-二异氰酸酯二环己基甲烷(HMDI)或其组合。在另一优选例中，所述的第一多孔结构层和/或第二多孔结构层中，按相应结构层的体积计，各组分的含量如下：弹性蛋白的含量为5-200mg/cm3，较佳地，1-150mg/cm3，更佳地，50-100mg/cm3；粘多糖的含量为0.1-100mg/cm3，较佳地，1-50mg/cm3，更佳地，10mg/cm3。在另一优选例中，所述的生物补片材料具有以下一种或多种特性：(i)支持所述修复细胞的生长和分化为心脏细胞(包括心肌细胞、血管平滑肌细胞、血管内皮细胞、心脏成纤维细胞等)；(ii)机械性能；拉伸率≥1.1％。在另一优选例中，所述的拉伸率指将所述生物补片材料拉伸至发生无法恢复时(或发生破裂时)的拉伸长度与原长度之比。在另一优选例中，所述的生物补片材料是用本专利技术第三方面所述的方法制备的。本专利技术第二方面提供了一种用于心脏修复的试剂盒，所述的试剂盒包括：一容器，以及位于所述容器中的如本专利技术第一方面所述的生物补片材料。本专利技术第三方面提供了如本专利技术第一方面所述的生物补片材料的制备方法，包括步骤：(a)提供一多孔结构件，所述的多孔结构件包括至少二个复合在一起的多孔结构层，所述的多孔结构层包括用于防止修复细胞流失的第一结构层和用于负载(或容纳)用于修复心脏的修复细胞的第二结构层；和(b)将所述的修复细胞接种于所述第二结构层，形成接种有修复细胞的多孔结构件，其中所述的修复细胞选自下组：心脏干细胞、心脏祖(前体)细胞、或其组合(其来源包括：胚胎干细胞、诱导性多能干细胞、心脏的组织干细胞、骨髓和外周血等)；(c)任选地，对上一步骤中所述接种有修复细胞的多孔结构件进行培养处理，使得接种的修复细胞进行增殖和传代，从而获得经培养处理的多孔结构件；其中，所述接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于心脏修复的生物补片材料，其特征在于，所述补片材料的形状与需修复的心脏部位的形状相匹配，并且所述补片材料包括：(i)至少二个复合在一起的多孔结构层，所述的多孔结构层包括用于防止修复细胞流失的第一结构层和用于负载(或容纳)用于修复心脏的修复细胞的第二结构层，其中所述的修复细胞选自下组：心脏干细胞、心脏祖(前体)细胞、或其组合；(ii)负载于所述第二结构层的所述的修复细胞，并且至少一部分或全部所述的修复细胞位于所述第二结构层的空隙中。

【技术特征摘要】
1.一种用于心脏修复的生物补片材料，其特征在于，所述补片材料的形状与需修复的心脏部位的形状相匹配，并且所述补片材料包括：(i)至少二个复合在一起的多孔结构层，所述的多孔结构层包括用于防止修复细胞流失的第一结构层和用于负载(或容纳)用于修复心脏的修复细胞的第二结构层，其中所述的修复细胞选自下组：心脏干细胞、心脏祖(前体)细胞、或其组合；(ii)负载于所述第二结构层的所述的修复细胞，并且至少一部分或全部所述的修复细胞位于所述第二结构层的空隙中。2.如权利要求1所述的生物补片材料，其特征在于，所述第一结构层还可防止炎症细胞渗透。3.如权利要求1所述的生物补片材料，其特征在于，所述第一结构层具有第一孔隙度A1；所述第二结构层具有第二孔隙度A2，并且A2大于A1。4.如权利要求1所述的生物补片材料，其特征在于，所述修复细胞的负载量为1×102-1×105个/mm3，较佳地，5×102-5×104个/mm3,更佳地，1×103-1×104个/mm3，按所述第二结构层的体积计。5.如权利要求1所述的生物补片材料，其特征在于，所述的多孔结构层含有交联在一起的以下组分：(a)弹性蛋白原、弹性蛋白，或其片段；和(b)粘多糖。6.如权利要求5所述的生物补片材料，其特征在于，在所述的多孔结构层中，所述弹性蛋白为交联型弹性蛋白，即通过交联剂进行交联反应而形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐文洁，屠一栋，刘中民，
申请(专利权)人：上海市东方医院，
类型：发明
国别省市：上海;31