复合工艺制备类血管网络通道的方法技术

本发明专利技术公开了一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，用于组织工程中生物制造领域大块组织结构血管网络通道的制备。此方法结合静电纺丝技术和类模具的复合工艺的方法制备出复合结构的类血管网络通道，其制备过程简单且所需材料容易获得，制备的复合结构的类血管网络通道类似于生物体微血管结构，具仿生的特点；而且复合的类血管网络通道中电纺丝层有助于细胞的黏附生长及分化增殖，而且复合成形的组织结构使得其结构本身的强度和韧性加强。解决了目前存在的大块组织结构的血管化问题，提供了一种简单有效的类血管网络通道的制备方法。对于临床医学上解决人体组织器官修复问题中血管化网络的问题具有非常重要的意义。

Preparation of vascular network-like channels by composite process

The invention discloses a method for preparing vascular network-like channels by a composite process, which is used for preparing vascular network channels with large tissue structure in the field of tissue engineering and bio-manufacturing. This method combines electrospinning technology and die-like composite technology to prepare vascular-like network channels with complex structure. The preparation process is simple and the materials needed are easy to obtain. The vascular-like network channels with composite structure are similar to the microvascular structure of organisms and have bionic characteristics. Moreover, the electrospinning layer in the composite vascular-like network channels is conducive to cell adhesion. The strength and toughness of the structure itself are strengthened by the structure of composite forming. It solves the problem of vascularization of large tissue structure and provides a simple and effective method for preparing vascular network-like channels. It is very important for clinical medicine to solve the problem of vascularization network in the repair of human tissues and organs.

【技术实现步骤摘要】
复合工艺制备类血管网络通道的方法
本专利技术涉及一种血管化空间结构血管化空间结构的制备方法，特别是涉及一种采用电纺丝方法制备类血管网络通道的方法，应用于动物体组织生物制造

技术介绍
随着组织工程的发展，对于构建大体积的组织工程来说存在着较多的问题，血管化成为目前面临的非常大的困难之一。特别对于目前研究比较多的骨和软骨组织的再生修复，特别是软骨组织里面的血管化程度非常的高，如果没有血管化，则面临主要问题就是组织会缺血坏死。随着组织工程技术的发展，越来越多的研究开始尝试制备复合生理学需求的大体积的组织，因此保证血管化是构建大块组织结构的关键因素。预血管结构网络的构建是目前生物制造领域解决血管化的有效途径之一，预血管结构网络对于组织内细胞的营养供给、气体交换、生长因子和蛋白质的传递以及细胞的新陈代谢有着极其重要的意义。而对于制备的血管化通道的细胞活性又是一大重要的问题，促进细胞在微通道中快速黏附生长和分化，并成形内皮化对于血管的结构来说非常的重要。目前，很多的研究在解决血管化的方式上面，采用同轴挤出化学交联的方式来制备微血管结构，但是存在的问题是只是单一通道的血管制备，对于生物体结构的血管结构，都是具有分叉且空间结构的，用此类方式的制备分叉结构比较困难，因此，此类方法不能够有效的解决血管化的问题。在实现血管化空间结构方面，很多的研究都是采用牺牲材料的方式生成微血管通道，基本都利用具有温度或其他等响应的材料，制备成血管模型之后，采用浇铸的方式成形，然后将其材料牺牲掉，成形血管通道，但其通道结构单一，强度较低，而且对于后期的细胞的接种，不容易使得细胞进行黏附和生长。因此，此类单一的方式对于解决血管化的问题还存在着不足。在解决血管通道内皮化方面，目前还没有提出相应的措施或者方法来促使细胞在血管通道中加快黏附及生长繁殖，从而提高细胞的活性，加快内皮化进程，生长成内皮层。因此，通过促进血管通道中细胞的黏附生长繁殖对于解决血管化问题具有重要的意义。目前制备类血管网络通道的工艺还不理想，这成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，能促进血管化，将电纺丝技术复合在通道制备过程中，结合类模具的方式制备复合的类血管通道，并且其结构中复合电纺，促使细胞的黏附生长及繁殖，从而促进血管内皮层的成形，从而仿生组织血管结构，成形具有不同尺寸的空间结构的类血管网络通道，为组织结构提供营养物质及氧气等，促进组织结构更好的生长，为解决组织工程中面临的重要难题提供一种新的方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：a.搭建类血管网络通道结构支架：采用复合工艺制备类血管网络通道，采用不同尺寸的金属丝作为血管模型支架搭建材料，将金属丝按照所需进行组合连接制备所需尺寸和形状的类血管微通道，并按照所需血管分叉结构和分支血管的空间结构搭建金属丝模具支架结构，得到类血管网络通道结构支架；优选直径为20～500微米的铜丝或直径为9～100微米的钨丝作为血管模型支架搭建材料，搭建金属丝模具支架结构；b.类血管网络通道结构支架的表面预处理：采用石蜡作为外层材料，对在所述步骤a中制备的类血管网络通道结构支架进行包裹处理，使构成类血管网络通道结构支架的全部金属丝外表面被石蜡外层覆盖，在血管分叉结构的连接部位用石蜡包封，使类血管网络通道结构支架外表面形成连续并且光滑过度的石蜡外表包裹层，制备复合材料的血管网络通道芯型；c.结合电纺丝工艺和交联固化制备类血管网络通道：采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，使电纺丝缠绕在每根金属丝支架部分的石蜡外层的表面上，在血管网络通道芯型的表面成形电纺丝层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的生物材料溶液中，使类血管网络通道内壁结构体交联固化，将电纺丝层和生物材料凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体；电纺丝方法优选采用的电纺丝材料为聚乙内酯(PCL)和聚乙烯醇(PVA)中的任意一种材料或二者的混合物；优选采用静电纺丝工艺，并控制纳米级细丝直径不高于200nm，在类血管网络通道结构支架的石蜡表层上电纺成形纳米级细丝薄膜层，作为复合结构的类血管网络通道的内表面层；优选采用混合了转谷氨酰胺酶交联剂的生物材料溶液作为交联反应物溶液；生物材料溶液中的生物材料优选采用明胶和聚二甲基硅氧烷(PDMs)中的任意一种材料或二者的混合物；d.类血管网络通道后处理：将在所述步骤c中制备的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体从混合了交联剂的生物材料溶液中取出，使用刀具对其表面进行精整修饰，得到类血管网络通道外部形貌，并使其金属丝模具支架结构的前后端露出来；e.消除血管网络通道芯型从而制备类血管网络通道成品：在维持经过所述步骤d后处理的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的电纺丝层不熔化的条件下，使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的石蜡夹层熔化，使石蜡流出或溶出，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，从而使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的金属丝模具支架结构的金属丝松动，然后将金属丝从通道拔去出来，则成形类血管网络通道，其类血管网络通道的内表面为电纺丝层，其电纺丝外表面交联固化在交联材料中，即复合结构的类血管网络通道制备完成。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤c中，采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，在血管网络通道芯型的表面成形一层电纺丝层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体放置在浇铸槽，再注入混合了交联剂的生物材料溶液，使类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的生物材料溶液中，采用如下方法任意之一进行交联处理：方法一：首先在零下80摄氏度下交联4分钟，然后在37℃的温度下进行交联至少4h；方法二：在不低于70℃的温度下进行交联至少1h；通过交联，使类血管网络通道内壁结构体的电纺丝薄膜进行交联固化，将电纺丝层和生物材料凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤e中，在维持经过所述步骤d后处理的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的电纺丝层不熔化的条件下，将具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体放入到热水中，控制温度不高于64℃，将包裹在金属丝表面的石蜡融化，溶解在热水中，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，从而使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的金属丝模具支架结构的金属丝松动，然后将金属丝从通道拔去出来，则成形类血管网络通道。作为本专利技术优选的技术方案，在所述步骤a中，采用石蜡将多段的金属丝搭建的血管模型支架结构进行包裹，通过石蜡使得搭建的金属丝支架结构模型进行定形，而且使得多根金属丝包裹在一起，防止本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，其特征在于，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：a.搭建类血管网络通道结构支架：采用复合工艺制备类血管网络通道，采用不同尺寸的金属丝作为血管模型支架搭建材料，将金属丝按照所需进行组合连接制备所需尺寸和形状的类血管微通道，并按照所需血管分叉结构和分支血管的空间结构搭建金属丝模具支架结构，得到类血管网络通道结构支架；b.类血管网络通道结构支架的表面预处理：采用石蜡作为外层材料，对在所述步骤a中制备的类血管网络通道结构支架进行包裹处理，使构成类血管网络通道结构支架的全部金属丝外表面被石蜡外层覆盖，在血管分叉结构的连接部位用石蜡包封，使类血管网络通道结构支架外表面形成连续并且光滑过度的石蜡外表包裹层，制备复合材料的血管网络通道芯型；c.结合电纺丝工艺和交联固化制备类血管网络通道：采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，使电纺丝缠绕在每根金属丝支架部分的石蜡外层的表面上，在血管网络通道芯型的表面成形电纺丝层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的生物材料溶液中，使类血管网络通道内壁结构体交联固化，将电纺丝层和生物材料凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体；d.类血管网络通道后处理：将在所述步骤c中制备的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体从混合了交联剂的生物材料溶液中取出，使用刀具对其表面进行精整修饰，得到类血管网络通道外部形貌，并使其金属丝模具支架结构的前后端露出来；e.消除血管网络通道芯型从而制备类血管网络通道成品：在维持经过所述步骤d后处理的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的电纺丝层不熔化的条件下，使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的石蜡夹层熔化，使石蜡流出或溶出，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，从而使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的金属丝模具支架结构的金属丝松动，然后将金属丝从通道拔去出来，则成形类血管网络通道，其类血管网络通道的内表面为电纺丝层，其电纺丝外表面交联固化在交联材料中，即复合结构的类血管网络通道制备完成。...

【技术特征摘要】
1.一种复合工艺制备类血管网络通道的方法，其特征在于，采用电纺丝方法及类模具方法相结合的复合工艺，制备具有分叉结构的类血管网络通道，步骤如下：a.搭建类血管网络通道结构支架：采用复合工艺制备类血管网络通道，采用不同尺寸的金属丝作为血管模型支架搭建材料，将金属丝按照所需进行组合连接制备所需尺寸和形状的类血管微通道，并按照所需血管分叉结构和分支血管的空间结构搭建金属丝模具支架结构，得到类血管网络通道结构支架；b.类血管网络通道结构支架的表面预处理：采用石蜡作为外层材料，对在所述步骤a中制备的类血管网络通道结构支架进行包裹处理，使构成类血管网络通道结构支架的全部金属丝外表面被石蜡外层覆盖，在血管分叉结构的连接部位用石蜡包封，使类血管网络通道结构支架外表面形成连续并且光滑过度的石蜡外表包裹层，制备复合材料的血管网络通道芯型；c.结合电纺丝工艺和交联固化制备类血管网络通道：采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，使电纺丝缠绕在每根金属丝支架部分的石蜡外层的表面上，在血管网络通道芯型的表面成形电纺丝层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的生物材料溶液中，使类血管网络通道内壁结构体交联固化，将电纺丝层和生物材料凝固在一起，形成复合材料血管壁，得到具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体；d.类血管网络通道后处理：将在所述步骤c中制备的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体从混合了交联剂的生物材料溶液中取出，使用刀具对其表面进行精整修饰，得到类血管网络通道外部形貌，并使其金属丝模具支架结构的前后端露出来；e.消除血管网络通道芯型从而制备类血管网络通道成品：在维持经过所述步骤d后处理的具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的电纺丝层不熔化的条件下，使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的石蜡夹层熔化，使石蜡流出或溶出，使得金属丝和电纺层之间产生间隙，从而使具有复合通道壁结构的类血管网络通道结构体中的金属丝模具支架结构的金属丝松动，然后将金属丝从通道拔去出来，则成形类血管网络通道，其类血管网络通道的内表面为电纺丝层，其电纺丝外表面交联固化在交联材料中，即复合结构的类血管网络通道制备完成。2.根据权利要求1所述复合工艺制备类血管网络通道的方法，其特征在于：在所述步骤c中，采用电纺丝方法，以在所述步骤b中制备的血管网络通道芯型作为模具支架，在血管网络通道芯型的表面成形一层电纺丝层，对类血管网络通道结构支架外表面进行包裹，进而形成连续的一整块电纺丝薄膜，得到类血管网络通道内壁结构体，然后将类血管网络通道内壁结构体放置在浇铸槽，再注入混合了交联剂的生物材料溶液，使类血管网络通道内壁结构体浸入混合了交联剂的生物材料溶液中，采用如下方法任意之一进行交...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡庆夕，刘随红，张海光，孙程艳，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31