一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料及其制备方法，所述支架材料在冰浴条件下，将脱细胞化血管、壳聚糖、β‑甘油磷酸钠和磁性纳米颗粒复合构建水凝胶体系，然后将其固化得到凝胶，再将所述凝胶冷冻干燥即得到磁响应的天然血管基质凝胶支架材料。本发明专利技术制备的凝胶支架材料具有良好的生物相容性，能保证细胞在支架上的粘附与生长，并且该支架可以在磁场作用下促进支架内细胞的代谢速率和细胞增殖，还可以诱导凝胶支架的血管生成。本发明专利技术还可以根据需要来调节四氧化三铁纳米颗粒和脱细胞血管基质的含量从而改变其磁响应性和血管生成能力，适用范围广，具有良好的应用价值。本发明专利技术原料来源广泛，成本低廉，易于保存，更易于临床推广。

Magnetic response natural vascular matrix gel support material and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料及其制备方法
本专利技术涉及血管组织工程支架材料
，特别的涉及一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料及其制备方法。
技术介绍
组织工程技术是近年出现的能重建缺损组织并促使其再生的新兴技术，其基本要素包括种子细胞、生物支架及生物活性因子等。生物支架为种子细胞提供一个三维生长的支架，从而使种子细胞增殖和分化，它起着代替组织或器官的细胞外基质的作用，使细胞间形成适宜的空间分布和细胞联系，成为人工模拟的细胞外基质，构成细胞生长的微环境。用于组织工程的生物支架材料包括：骨、软骨、血管、神经、皮肤和人工器官，如肝、脾、肾、膀胱等组织支架材料。目前，虽然已经用薄壁组织(例如工程化膀胱)实现了令人鼓舞的结果，但依赖于血管供应的致密组织(例如心脏)的组织工程仍然是一个挑战。设计厚的复杂组织(例如肌肉)的主要障碍之一是需要在体外使组织血管化。体外血管化对于在组织生长期间维持细胞活力，诱导结构组织和促进植入时的血管形成是重要的。专利技术专利CN201810741671.1公开了一种内层经过修饰的双层人工小口径血管的制备方法，该方法将羧基化的介孔硅分散到NaOH中，得到MSN；将其分散于MES和NaCl的混合溶液中，搅拌后加入EDC、PEG及NHS，获得MSN-PEG；将其分散在肝素溶液中得到MSN-PEG-Heparin；将其分散在HFIP中，得到分散液；分别制备内、外层纺丝液，并纺丝制成血管支架即可。虽然由静电纺丝得到的纳米纤维为细胞的黏附和生长提供合适的表面形态，利于细胞在支架上的粘附与生长，然而由静电纺丝制备的支架由于孔径太小，不利于细胞在深度方向上的迁移、增殖，且难以实现细胞在纤维支架上分布的有效调控，这限制了支架在组织再生医学治疗领域中的应用。值得注意的是，作为血管再生支架，除了能够具有支持细胞生长和增殖的作用外，还需要支架具有促进细胞增殖和代谢能力以及快速有效的血管化能力。水凝胶因为其高含水量(通常含水量大于总质量的80％)和结构类似于生物体组织，比如，人体中的一些软组织(如肌腱、韧带、半月板软骨等)也是由凝胶物质构成的，故在与血液、体液、人体组织相接触时表现出良好的生物相容性。目前促进新血管生成的策略主要包括：1）在植入物中添加血管生成因子或激活血管生成信号通路的药物；2）植入物结合内皮细胞/间充质干细胞，通过体外细胞在植入物中的预血管化刺激体内新血管的生成；3）注射编码血管生成因子的质粒转导成血管生成因子；4）调节ROS/NO激活血管生成通路。目前有很多研究者研制开发了水凝胶血管再生支架，如专利技术专利CN201810986445.X，公开一种具有血管结构的组织工程支架及其制备方法，包括以下步骤：S1.构建三维立体网络模型，通过3D打印出三维网络结构的糖支架；S2.将S1打印出的糖支架浸入钙盐的乙醇混合溶液中，待乙醇挥发后获得表面载有钙盐的糖支架；S3.在所述步骤S2的糖支架中填充经过改性的光固化高分子，经过光固化形成固化的水凝胶支架；S4.将固化后的水凝胶支架置于水、PBS或者细胞培养基中除去糖支架，得到所述具有仿生血管网络的组织工程支架。专利技术专利CN201811326186.4公开了一种水凝胶、纳米纤维支架与皮肤细胞层层组装的血管化全层组织工程皮肤及其制备方法，人工组织工程皮肤包括表皮层和真皮层，其中表皮层是位于真皮层上方的纳米纤维支架与一种种子细胞交替层叠组成；真皮层由下层纳米纤维支架、上层水凝胶支架与三种种子细胞组成，种子细胞分布在纳米纤维支架表面与水凝胶内部及表面。上述专利利用体外细胞预血管化的方式刺激新血管的出芽，但这种方法因无法确定细胞在体内的存活率而饱受争议，并且其支架的制作工艺复杂，耗时较长，同时起促进血管生成作用的生长因子价格昂贵、易失活，临床上由于个体对于生长因子的使用存在差异，难以明确生长因子的用量。通过质粒转导成血管生成因子的方式由于其效率低下并且可能伴有炎症反应，因此在应用上受到限制。而利用ROS/NO激活血管生成通路的方式目前还停留在实验室阶段。由此可以看出现有的技术还无法完全克服促进受损组织内新血管生成的这一难题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供了一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料，解决现有支架材料在促进血管生成上还存在成本高、效率低下和可能伴有炎症反应的问题，并且还无法完全克服促进受损组织内新血管快速有效生成的问题。本专利技术还提供了一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料的制备方法，解决现有制备方法存在操作方法复杂、成本高和不易工业化生产的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料，所述支架材料在冰浴条件下，将脱细胞化血管基质、壳聚糖、β-甘油磷酸钠和磁性纳米颗粒复合构建水凝胶体系，然后将其固化得到凝胶，再将所述凝胶冷冻干燥即得到磁响应的天然血管基质凝胶支架材料。进一步，所述脱细胞化血管基质、壳聚糖、β-甘油磷酸钠和磁性纳米颗粒的质量比为0.5~3:10~27:5~21:1~10。进一步，所述磁性纳米颗粒的粒径小于或等于20nm，所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁。本专利技术还提供了上述磁响应的天然血管基质凝胶支架材料的制备方法，包括以下步骤：1）将胃蛋白酶溶于稀盐酸中得到胃蛋白酶溶液，然后加入脱细胞血管基质，再调节pH值至中性，得到脱细胞血管基质溶液；2）在冰浴条件下，将β-甘油磷酸钠溶液缓慢滴加到壳聚糖溶液中混合均匀，得到混合溶液，然后向所述混合溶液中加入步骤1）制得的脱细胞血管基质溶液混匀，得到复合凝胶溶液；3）将步骤2）复合凝胶溶液中加入磁性纳米颗粒，超声分散至均匀，调节pH值，再将其静置于4℃冰箱中除去表面气泡，然后放入恒温箱中待体系凝胶化，随后冷冻干燥，即得到具有磁响应的天然血管基质凝胶支架材料。进一步，所述胃蛋白酶溶液的浓度为0.5~2mg/mL，稀盐酸的浓度为0.01~0.05mol/L。进一步，所述脱细胞血管基质溶液的质量浓度为5~20mg/mL。进一步，所述壳聚糖溶液的浓度为2~4%（m/v）。进一步，所述甘油磷酸钠溶液的浓度为30%~60%（m/v）。进一步，步骤3）所述pH值为6.5~7.5。进一步，所述恒温箱温度为35~40℃。进一步，所述冷冻干燥温度为-20~-80℃，时间为12~48h。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术制备的磁响应天然血管基质凝胶支架，以脱细胞化血管基质、壳聚糖、β-甘油磷酸钠和磁性纳米颗粒为原料，壳聚糖与β-甘油磷酸钠的水凝胶体系附载脱细胞化血管和磁性纳米颗粒在原位进行凝胶化形成表面多孔隙结构，这样不仅增加了脱细胞化血管和磁性纳米颗粒在水凝胶上的固着力，而且多孔隙结构更有利于细胞在支架上的粘附并在深度方向上生长。通过复配不同浓度的四氧化三铁纳米颗粒使得支架具备磁响应能力，在磁场作用下，细胞可以感知外加磁场施加的刺激，促进血管内皮细胞在支架上的增殖和代谢能力；添加的脱细胞血管基质是通过物理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料，其特征在于，所述支架材料在冰浴条件下，将脱细胞化血管基质、壳聚糖、β-甘油磷酸钠和磁性纳米颗粒复合构建水凝胶体系，然后将其固化得到凝胶，再将所述凝胶冷冻干燥即得到磁响应的天然血管基质凝胶支架材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁响应的天然血管基质凝胶支架材料，其特征在于，所述支架材料在冰浴条件下，将脱细胞化血管基质、壳聚糖、β-甘油磷酸钠和磁性纳米颗粒复合构建水凝胶体系，然后将其固化得到凝胶，再将所述凝胶冷冻干燥即得到磁响应的天然血管基质凝胶支架材料。


2.根据权利要求1所述磁响应的天然血管基质凝胶支架材料，其特征在于，所述脱细胞化血管基质、壳聚糖、β-甘油磷酸钠和磁性纳米颗粒的质量比为0.5~3:10~27:5~21:1~10。


3.根据权利要求1所述磁响应的天然血管基质凝胶支架材料，其特征在于，所述磁性纳米颗粒的粒径小于或等于20nm，所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁。


4.一种如权利要求1~3任一项所述磁响应的天然血管基质凝胶支架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将胃蛋白酶溶于稀盐酸中得到胃蛋白酶溶液，然后加入脱细胞血管基质，再调节pH值至中性，得到脱细胞血管基质溶液；
2）在冰浴条件下，将β-甘油磷酸钠溶液缓慢滴加到壳聚糖溶液中混合均匀，得到混合溶液，然后向所述混合溶液中加入步骤1）制得的脱细胞血管基质溶液混匀，得到复合凝胶溶液；
3）将步骤2）复合凝胶溶液中加入磁性纳米颗粒，超声分散至均匀，调节p...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国宝，付强，黄湘，王振华，夏斌，王富平，陈忠敏，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50