一种仿生体表组织及其分步构建方法技术

本发明专利技术涉及一种仿生体表组织及其分步构建方法，该方法包括以下具体步骤：利用静电纺丝仪将软骨脱细胞基质光敏凝胶及辅助剂制备成微/纳米纤维膜，并制备仿生软骨膜；将软骨脱细胞基质光敏凝胶及辅助剂溶于完全培养基中形成软骨水凝胶；将种子细胞加入软骨水凝胶中形成生物墨水；利用仿生软骨膜和生物打印的软骨构建仿生体表组织。模拟含软骨膜体表组织的结构和组成成分特点，使用脱细胞基质材料，结合静电纺丝和生物打印技术实现成分和结构的双重仿生，并使用不同的功能细胞实现基质仿生，分步构建双侧为软骨膜、中间为软骨组织的体表软骨组织，由结构和成分的仿生达到力学的仿生，提高构建物力学强度，满足体表组织再造的临床应用需求。的临床应用需求。的临床应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生体表组织及其分步构建方法


[0001]本专利技术涉及三维生物打印及组织器官修复重建
，具体涉及一种仿生体表组织及其分步构建方法。

技术介绍

[0002]先天性疾病、创伤等导致的耳软骨缺损严重影响患者的身心健康，而修复重建的难题为家庭和社会带来了沉重的负担。软骨组织工程为耳廓再造提供了新的策略，前期已经利用聚羟基乙酸/聚乳酸(PGA/PLA)和软骨细胞成功实现了组织工程耳廓的首个国际临床突破。但是，长期随访发现再造耳廓存在三维结构逐渐模糊、萎缩、变形和塌陷等现象，长期临床效果未达预期。组织工程耳廓的力学强度不足成为制约其临床推广应用的瓶颈。宏观的生物力学特性与组织成分及微观结构密切相关。因此，力学性能不足的核心问题是基质和微观结构形成的不充分。
[0003]软骨特异性基质成分及微观结构特点，以及软骨膜的存在共同赋予耳软骨良好的弹性和力学强度。耳廓软骨存在多尺度的结构特点，大体上来看耳软骨分为三层，由双侧软骨膜以及中间软骨组织构成；组织学显示两侧软骨膜为平行排列的数层疏松纤维组织；中间层细胞与软骨膜平行，胶原纤维交叉成网状，可见散在分布的纤维组织锚定并生长入软骨组织中。软骨膜不但为软骨组织提供营养和保护，在软骨的力学性能中也发挥重要作用。因此，软骨特异性基质的成分和结构特点及软骨膜的存在共同赋予耳软骨良好的弹性和力学强度。因此，模拟耳软骨及软骨膜组织成分及微观结构特点，进行分步仿生构建，可能是解决力学难题的一个突破口。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种仿生体表组织及其分步构建方法，旨在解决现有技术中的问题。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一种仿生体表组织的分步构建方法，包括以下具体步骤：
[0007]S1：将软骨脱细胞基质光敏凝胶及适量的强度增强剂溶解到六氟异丙醇中，获得强度增强剂和软骨脱细胞基质光敏凝胶质量百分数分别为10
‑
50％和30
‑
80％的溶液，然后将上述溶液加入静电纺丝仪内制备成软骨膜微纳米纤维膜；
[0008]S2：将软骨脱细胞基质光敏凝胶及适量的辅助剂同时溶于完全培养基中，获得辅助剂和软骨脱细胞基质光敏凝胶质量百分数分别为10
‑
50％和30
‑
80％的软骨水凝胶；
[0009]S3：将适量的种子细胞接种到所述S1软骨膜微纳米纤维膜中形成种子细胞浓度为(1～50)
×
106/mL的仿生软骨膜，同时将适量的种子细胞接种到所述S2软骨水凝胶中形成种子细胞浓度为(1～50)
×
106/mL的软骨生物墨水；
[0010]S4：利用所述S3仿生软骨膜和软骨生物墨水分步构建仿生体表组织。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术模拟含软骨膜体表组织的结构和组成成分特点，使
用脱细胞基质材料，结合静电纺丝和生物打印技术实现成分和结构的双重仿生，并使用不同的功能细胞实现基质仿生，分步构建双侧为软骨膜、中间为软骨组织的体表软骨组织，由结构和成分的仿生达到力学的仿生，提高构建物力学强度，满足体表组织再造的临床应用需求。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，所述S1之前还包括S0：对软骨组织进行预处理，获得软骨脱细胞基质光敏凝胶。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是制备工艺简单，为软骨膜和软骨生物墨水提供仿生材料软骨脱细胞基质光敏凝胶。
[0015]进一步，所述S0中的软骨组织为耳软骨、关节软骨、肋软骨、肩胛软骨及半月板中的一种或多种。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是获取方便，有利于仿生再造体表组织的制备。
[0017]需要说明的是，上述软骨组织通常采用的是猪的软骨组织，可在市场上购买到，可实现工业化生产。
[0018]进一步，所述S0包括以下具体步骤：
[0019]S01：软骨组织经液氮冷却后由粉碎机粉碎成软骨粉末，并依次经脱细胞处理和酶消化处理后制成软骨脱细胞基质；
[0020]S02：称取适量的软骨脱细胞基质溶于适量的去离子水中配制成质量百分数为0.1～10％的软骨脱细胞基质水溶液，然后在冰浴条件下以0.1～1mL/min的速度加入甲基丙烯酸酐并混匀，获得甲基丙烯酸酐质量百分数为0.1～1％的混合溶液；
[0021]加入浓度为1～10mol/L的氢氧化钠，使得上述混合溶液维持pH值在8～10之间，并于4℃避光条件下持续搅拌反应8
‑
12小时；
[0022]反应结束后，用浓度为1～10mol/L的盐酸中和至pH为7，然后将中和后的溶液装在透析袋内在蒸馏水中充分透析后7天以上后冷冻干燥，获得软骨脱细胞基质光敏凝胶。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是软骨组织致密，将软骨组织彻底粉碎后再行脱细胞和酶消化处理，可以彻底脱干净细胞，去除免疫原性；经甲基丙烯酸酐修饰后的软骨脱细胞基质具有快速的光固化性能，具备可打印性；软骨脱细胞基质作为天然可降解材料，生物相容性好，免疫原性低，更重要的是，其含有的软骨基质成分可以提供软骨再生微环境，促进软骨细胞基质分泌和软骨形成。
[0024]进一步，所述S01中的脱细胞处理为低渗处理、胰蛋白酶处理、去污剂处理和核酸酶处理中的一种或多种组合。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是工艺简单，操作简便，省时省力。
[0026]进一步，所述S4包括以下具体步骤：
[0027]S41：构建人体体表组织形态的三维数字模型；
[0028]S42：基于上述三维数字模型，将所述S3的仿生软骨膜经模具压制成体表组织形态，同时利用3D生物打印机将所述S3的软骨生物墨水打印成蜂窝状的软骨，成型后的仿生软骨膜和软骨经蓝光照射使其交联并粘连在一起，以构建成两侧为仿生软骨膜且中间为软骨生物墨水的仿生体表组织。
[0029]采用上述进一步方案的有益效果是工艺简单，分步构建两侧为软骨膜且中间为软
骨生物墨水的仿生体表组织，仿生效果较佳。
[0030]进一步，所述S1中的强度增强剂为聚己内酯、聚羟基乙酸、聚乳酸及聚氨酯中的一种或多种组合。
[0031]采用上述进一步方案的有益效果是可以提供更强的生物力学支撑，进而保证复杂精细三维结构的形态保真度。
[0032]进一步，所述S2中的辅助剂为甲基丙烯酸明胶、甲基丙烯酸透明质酸、甲基丙烯酸海藻酸钠、甲基丙烯酸丝素蛋白、甲基丙烯酸壳聚糖、甲基丙烯酸硫酸软骨素及甲基丙烯酸弹性蛋白中的一种或多种组合。
[0033]采用上述进一步方案的有益效果是单一的软骨脱细胞基质水凝胶成型稳定性较差，辅以甲基丙烯酸明胶等平衡可打印性和物理特性以保证结构稳定性，同时还可以补充脱细胞过程中损失的部分胶原成分。
[0034]进一步，所述S3中的种子细胞为耳廓软骨细胞、关节软骨细胞、脂肪间充质干细胞、骨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生体表组织的分步构建方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1：将软骨脱细胞基质光敏凝胶及适量的强度增强剂溶解到六氟异丙醇中，获得强度增强剂和软骨脱细胞基质光敏凝胶质量百分数分别为10
‑
50％和30
‑
80％的溶液，然后将上述溶液加入静电纺丝仪内制备成软骨膜微/纳米纤维膜；S2：将软骨脱细胞基质光敏凝胶及适量的辅助剂同时溶于完全培养基，获得辅助剂和软骨脱细胞基质光敏凝胶质量百分数为分别为10
‑
50％和30
‑
80％的软骨水凝胶；S3：将适量的种子细胞接种到所述S1的软骨膜微/纳米纤维膜中形成种子细胞浓度为(1～50)
×
106/mL的仿生软骨膜，同时将适量的种子细胞接种到所述S2的软骨水凝胶中形成种子细胞浓度为(1～50)
×
106/mL的软骨生物墨水；S4：利用所述S3的仿生软骨膜和软骨生物墨水分步构建仿生体表组织。2.根据权利要求1所述的仿生体表组织的分步构建方法，其特征在于，所述S1之前还包括S0：对软骨组织进行预处理，获得软骨脱细胞基质光敏凝胶。3.根据权利要求2所述的仿生体表组织的分步构建方法，其特征在于：所述S0中的软骨组织为耳软骨、关节软骨、肋软骨、肩胛软骨及半月板中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的仿生体表组织的分步构建方法，其特征在于，所述S0包括以下具体步骤：S01：软骨组织经液氮冷却后由粉碎机粉碎成软骨粉末，并依次经脱细胞处理和酶消化处理后制成软骨脱细胞基质；S02：称取适量的软骨脱细胞基质溶于适量的去离子水中配制成质量百分数为0.1～10％的软骨脱细胞基质水溶液，然后在冰浴条件下以0.1～1mL/min的速度加入甲基丙烯酸酐并混匀，获得甲基丙烯酸酐质量百分数为0.1～1％的混合溶液；加入浓度为1～10mol/L的氢氧化钠，使得上述混合溶液维持pH值...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘霞，贾立涛，刘文帅，蒋海越，
申请(专利权)人：中国医学科学院整形外科医院，
类型：发明
国别省市：