体外构建血管模型的方法及血管模型技术

本发明专利技术公开了一种体外构建血管模型的方法和血管模型，包括以下步骤：步骤S10：分别制备打印材料和打印基质，步骤S20：将打印材料在打印基质中进行嵌入式3D打印，制备打印结构；其中，打印材料包括多聚赖氨酸，打印基质包括氧化细菌纤维素。多聚赖氨酸分子上的胺基被质子化，阳离子性质使其成为带负电荷生物分子粘附和细胞粘附的理想涂层基质，配合氧化细菌纤维素与细胞外基质的胶原相似的结构和尺寸其界面特性被构建出界面膜，二者间的界面静电作用可以实现刺激响应功能以及特意选择透过功能，配合嵌入式打印可以制备出稳定的打印结构，可以实现快速制备出具有多尺度血管网络结构以及具有血管基本结构功能的体外构建血管模型的方法。模型的方法。模型的方法。

【技术实现步骤摘要】
体外构建血管模型的方法及血管模型


[0001]本专利技术涉及生物材料与组织工程材料领域，特别是涉及一种体外构建血管模型的方法及血管模型。

技术介绍

[0002]血管网络遍布全身，为各个组织器官提供养分，一旦血管受到损伤，就会导致一系列疾病。组织再生需要血管系统的同时生长，以促进营养物质、氧气、生长因子、生化信号因子、二氧化碳和代谢废物从周围环境向细胞的扩散传质。细胞必须与血管网络足够接近(100μm～200μm)才能获得氧气和营养供应，从而防止形成坏死核心。
[0003]传统体外构建血管模型的方法可大致分为同轴挤出法、微模板法和牺牲模板法。大多研究是通过同轴挤出化学交联的方式来制备微血管结构，然而这种方法只能用于单一通道的血管制备，而实际血管是具有多尺度分叉网络结构的，用这种方法难于实现多尺度分叉结构，所以此类方法无法解决组织工程中血管化的难题。在实现血管化空间结构方面，有很多研究是采用嵌入式打印技术制造微通道的办法(牺牲模板法)，就是将牺牲材料如琼脂糖、普朗尼克F127和明胶按照设计好的三维血管网络结构打印到水凝胶基质中，待水凝胶成型后可以选择性地去除或溶解牺牲材料，形成血管网络通道，随后再播种血管细胞进行血管化的培养。但这种方法过于依赖牺牲材料的液固转变性质，这带来了材料局限性，其次多步骤的操作降低了这种方式的打印效率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。传统的同轴挤出式方法制备的血管模型结构单一，对于三维结构的构建是基于层层堆叠，用这种方法难于实现精确空间定义的多尺度三维结构的构建。微模板法能够解决多尺度血管网络构建的问题，其工艺包括微模具的制造、在微模具上铸造预凝胶，以及从固化的水凝胶中去除微模具。这种方法制备过程复杂，且水凝胶中通道的大小和形状都是由微模具决定的，存在精度不高。同时这种微通道局限于二维结构，容易导致工程组织内接口对合不良。基于牺牲墨水的嵌入式3D打印技术为构建任意定义的血管通道提供了一个方便的解决方案。对于有细胞存在的情况下，要求牺牲墨水具有较高的生物相容性，即在沉积和封装的过程中不应对细胞产生毒性，对材料的要求比较高。此外该方法过于依赖牺牲油墨的固液转换性质，不但降低了打印的效率，而且可选择的材料非常少，不适宜在实际中应用。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种能够在水相体系下快速制备出具有多尺度血管网络结构以及具有血管基本结构功能的体外构建血管模型的方法及血管模型。
[0005]本专利技术提供了一种体外构建血管模型的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S10：分别制备打印材料和打印基质；
[0007]步骤S20：将所述打印材料在所述打印基质中进行嵌入式3D打印，制备打印结构；
[0008]其中，所述打印材料包括多聚赖氨酸，所述打印基质包括氧化细菌纤维素，所述氧
化细菌纤维素占所述打印基质总质量的0.01％～0.4％，所述多聚赖氨酸占所述打印材料总质量的0.01％～0.4％，所述打印材料中的多聚赖氨酸通过嵌入式3D打印至含有氧化细菌纤维素的所述打印基质中，所述多聚赖氨酸与所述氧化细菌纤维素通过界面静电相互作用形成界面膜。
[0009]在其中一个实施例中，所述打印材料还包括葡聚糖，所述多聚赖氨酸与所述葡聚糖的质量比为1:(40～60)。
[0010]在其中一个实施例中，所述多聚赖氨酸的相对分子质量为150000～300000。
[0011]在其中一个实施例中，所述氧化细菌纤维素的制备方法包括：将细菌纤维素与氧化剂以质量比(0.5～2):(0.01～10)的比例混合在pH为10～11的溶液中反应0.5小时～2小时，滤去液体洗涤至中性。
[0012]在其中一个实施例中，所述氧化剂包括质量比为(0.01～0.03):(0.05～0.2):(3～7的2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物、溴化钠以及次氯酸钠。
[0013]在其中一个实施例中，所述打印基质中还包括平滑肌细胞，其中，所述氧化细菌纤维素占所述打印基质总质量的0.1％～0.4％，所述平滑肌细胞在所述打印基质中的密度为5
×
105个细胞/ml～5
×
106个细胞/ml；
[0014]所述打印材料中不包括内皮细胞，其中，所述多聚赖氨酸占所述打印材料总质量的0.05％～0.15％。
[0015]在其中一个实施例中，在步骤S20之后还包括细胞培养的步骤，所述细胞培养的步骤包括：将所述打印结构转移至平滑肌培养液中培养2天～4天后，向所述打印结构中注入内皮细胞至内皮细胞的密度为5
×
105个细胞/ml～5
×
106个细胞/ml，将注入有所述内皮细胞的所述打印结构在体积比为(0.5～2):(0.5～2)的平滑肌细胞培养液与内皮细胞培养液进行培养1天～10天。
[0016]在其中一个实施例中，所述打印基质中不包括平滑肌细胞，其中，所述氧化细菌纤维素占所述打印基质总质量的0.1％～0.4％，
[0017]所述打印材料中还包括内皮细胞，其中，所述多聚赖氨酸占所述打印材料总质量的0.01％～0.1％，所述内皮细胞在所述打印材料中的密度为5
×
105个细胞/ml～5
×
106个细胞/ml。
[0018]在其中一个实施例中，在步骤S20之后还包括细胞培养的步骤，所述细胞培养的步骤包括：将所述打印结构转移至体积比为(0.5～2):(0.5～2)的平滑肌细胞培养液与内皮细胞培养液进行培养1天～10天。
[0019]本专利技术还提供上述的体外构建血管模型的方法制备得到的血管模型。
[0020]通过将打印材料中亲水聚合物多聚赖氨酸以及打印基质中氧化细菌纤维素之间的界面静电相互作用在水相体系下结合嵌入式打印，多聚赖氨酸分子上的胺基被质子化，阳离子性质使其成为带负电荷生物分子粘附和细胞粘附的理想涂层基质，配合氧化细菌纤维素与细胞外基质的胶原相似的结构和尺寸其界面特性被构建出界面膜，二者间的界面静电作用可以实现刺激响应功能以及特意选择透过功能，配合嵌入式打印可以制备出稳定的打印结构，可以实现快速制备出具有多尺度血管网络结构以及具有血管基本结构功能的体外构建血管模型的方法。
附图说明
[0021]图1为实施例1的单根中空血结构的制备流程；
[0022]图2为实施例2的多尺度血管结构；
[0023]图3为实施例3的三维血管结构；
[0024]图4为实施例4的混合血管细胞血管结构的制备流程；
[0025]图5为实施例4混合血管细胞血管结构的死活染细胞的表征图。
具体实施方式
[0026]本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体外构建血管模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10：分别制备打印材料和打印基质；步骤S20：将所述打印材料在所述打印基质中进行嵌入式3D打印，制备打印结构；其中，所述打印材料包括多聚赖氨酸，所述打印基质包括氧化细菌纤维素，所述氧化细菌纤维素占所述打印基质总质量的0.01％～0.4％，所述多聚赖氨酸占所述打印材料总质量的0.01％～0.4％，所述打印材料中的多聚赖氨酸通过嵌入式3D打印至含有氧化细菌纤维素的所述打印基质中，所述多聚赖氨酸与所述氧化细菌纤维素通过界面静电相互作用形成界面膜。2.如权利要求1所述的体外构建血管模型的方法，其特征在于，所述打印材料还包括葡聚糖，所述多聚赖氨酸与所述葡聚糖的质量比为1:(40～60)。3.如权利要求1所述的体外构建血管模型的方法，其特征在于，所述多聚赖氨酸的相对分子质量为150000～300000。4.如权利要求1所述的体外构建血管模型的方法，其特征在于，所述氧化细菌纤维素的制备方法包括：将细菌纤维素与氧化剂以质量比(0.5～2):(0.01～10)的比例混合在pH为10～11的溶液中反应0.5小时～2小时，滤去液体洗涤至中性。5.如权利要求4所述的体外构建血管模型的方法，其特征在于，所述氧化剂包括质量比为(0.01～0.03):(0.05～0.2):(3～7)的2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、溴化钠以及次氯酸钠。6.如权利要求1所述的体外构建血管模型的方法，其特征在于，所述打印基质中还包括平滑肌细胞，其中，所述氧化细菌纤维素占所述打印基质总质量的0.1％～0.4％，所述平滑肌细胞...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔湉湉，张薇，庄艳逢，张姗姗，周慧，王依涵，杨铭，马敬，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：