一种海绵体损伤修复组织工程支架及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种海绵体损伤修复组织工程支架及其制备方法，包括支架基底层与表面功能化层，所述支架基底层由生物相容性水凝胶经3D打印工艺制造，主要在组织修复过程中提供力学强度与细胞生长的支持；所述表面功能化层包括生物活性因子与种子细胞，主要提供更好的促血管再生和组织修复效果。本发明专利技术的海绵体损伤修复组织工程支架生物安全性好、原料来源广泛、可定制化加工、具有与组织适配的力学和结构特性。可用于外伤、阴茎手术等疾病造成的海绵体损伤，促进患者生殖功能的恢复。促进患者生殖功能的恢复。促进患者生殖功能的恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种海绵体损伤修复组织工程支架及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用材料与组织工程
，尤其是指一种海绵体损伤修复组织工程支架及其制备方法。

技术介绍

[0002]阴茎是男性重要的器官，具有排尿、性交和射精等重要的生理功能。然而，多种先天性疾病，癌症或外伤等均可能导致阴茎严重受损，情况严重时甚至完全丧失功能。无论从生理还是伦理角度来说，阴茎都是男子气概的重要象征，阴茎组织的缺损及其对泌尿、生殖功能的影响往往对患者的心理健康造成严重影响，并可能由此引发一系列的社会问题。
[0003]为了从根本上恢复患者的生殖功能，最终需要进行外科手术，对受损的阴茎结构进行修复或替换。但是，当前的临床治疗方案极为有限，这些技术包括使用自体组织移植(来自患者皮肤，胃肠或其他身体部位的粘膜)，同种异体移植(尸体筋膜或供体阴茎直接移植)，异源组织修复(牛胶原)或合成材料假体填充(有机硅，聚氨酯或聚四氟乙烯)等方式重建受损的器官。但由于阴茎海绵体复杂的结构和特殊的功能，这些治疗方案难以解决美学、功能性或伦理道德方面的挑战，很难得到满意的治疗效果。
[0004]通过3D打印技术与组织工程技术结合，可以开发出用于替代受损组织或器官的生物替代品，其来源广泛，成本可控，且可能恢复患者正常的生理功能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于克服现有技术的不足，提供一种可降解、来源广泛、制备简单、生物安全性好、可修复复杂缺损、具有促血管再生功能的海绵体损伤修复组织工程支架。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种海绵体损伤修复组织工程支架的制备方法。
[0007]本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：一种海绵体损伤修复组织工程支架，包括支架基底层与表面功能化层，所述支架基底层由生物相容性水凝胶经3D打印工艺制造，主要在组织修复过程中提供力学强度与细胞生长的支持；所述表面功能化层包括生物活性因子与种子细胞，主要提供更好的促血管再生和组织修复效果。
[0008]进一步，所述支架基底层包括未改性及化学改性后的高分子基体材料，该高分子基体材料包括明胶、透明质酸、葡聚糖、壳聚糖、丝胶蛋白、弹性蛋白中的一种或两种，该高分子基体材料改性的方法包括接枝双键化改性、接枝胺基化改性、接枝醛基化改性中的一种或几种。
[0009]进一步，所述高分子基体材料的质量百分数为9.5％～29.5％。
[0010]进一步，所述生物活性因子包括肝素、干细胞外泌体、VEGF蛋白中的一种或几种，所述生物活性因子的质量百分数为0.5％～3％。
[0011]进一步，所述种子细胞包括骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、肌源性干细胞、血管平滑肌细胞、血管上皮细胞中的一种或几种，所述种子细胞接种密度为1万
‑
100万
个/cm2。
[0012]进一步，所述支架基底层的整体厚度为1
‑
80mm，局部出丝直径为 100
‑
500μm，整体孔隙率为30
‑
70％。
[0013]进一步，所述表面功能化层厚度为1
‑
10μm。
[0014]本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：一种海绵体损伤修复组织工程支架的制备方法，包括以下步骤：
[0015]1)将高分子基体材料溶解在PBS溶液或细胞培养基中，得到3D打印墨水；
[0016]2)将步骤1)所得的3D打印墨水装入3D打印机料筒中，按照预设的结构进行打印，打印完成后再经过清洗、脱模得到支架基底层；
[0017]3)往步骤1)所得的3D打印墨水中掺入生物活性因子及种子细胞，得到生物活性溶液；
[0018]4)步骤2)所得的支架基底层通过接枝方法接枝步骤3)所得的生物活性溶液，得到带有表面功能化层的支架基底层，将该带有表面功能化层的支架基底层在特定条件下进行培养一段时间，即可得到海绵体损伤修复组织工程支架。
[0019]进一步，在步骤4)中，所述接枝方法包括静电吸附作用层层自组装、光引发交联、氢键交联、氨基醛基反应中的一种或两种。
[0020]进一步，在步骤4)中，带有表面功能化层的支架基底层的培养条件为37℃， 5％CO2，培养时间1
‑
72小时。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0022]1、本专利技术提供一种生物安全性好、可降解、制备简单、可以实现患者勃起功能修复的3D打印海绵体损伤修复组织工程支架，填补了临床相关领域的空白。
[0023]2、可根据不同患者具体情况进行支架外形和功能化的个性化定制，可用于割伤、刺伤类外型急性创伤，以及生殖器相关肿瘤治疗造成海绵体缺损的个性化修复，具有广泛的适用性。
[0024]3、通过引入表面功能化层，实现了缺损部位原位促血管修复，从而进一步实现海绵体缺损的修复与功能再生。
附图说明
[0025]图1为海绵体损伤修复组织工程支架的实物图。
[0026]图2为海绵体损伤修复组织工程支架的局部剖视图。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0028]如图1和图2所示，本专利技术提供了一种海绵体损伤修复组织工程支架，包括支架基底层1与表面功能化层2，所述支架基底层1由生物相容性水凝胶经 3D打印工艺制造，主要在组织修复过程中提供力学强度与细胞生长的支持；所述表面功能化层2包括生物活性因子与种子细胞，主要提供更好的促血管再生和组织修复效果。
[0029]在一个具体示例中，所述支架基底层包括未改性及化学改性后的高分子基体材
料，该高分子基体材料包括明胶、透明质酸、葡聚糖、壳聚糖、丝胶蛋白、弹性蛋白中的一种或两种。
[0030]在一个具体示例中，所述高分子基体材料的改性方法包括接枝双键化改性、接枝胺基化改性、接枝醛基化改性中的一种或几种。
[0031]在一个具体示例中，所述生物活性因子包括肝素、干细胞外泌体、VEGF 蛋白中的一种或几种。
[0032]在一个具体示例中，所述种子细胞包括骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、肌源性干细胞、血管平滑肌细胞、血管上皮细胞中的一种或几种。
[0033]在一个具体示例中，所述支架基底层的整体厚度为1
‑
80mm，局部出丝直径为100
‑
500μm，整体孔隙率为30
‑
70％。
[0034]在一个具体示例中，所述表面功能化层厚度为1
‑
10μm，所述种子细胞接种密度为1万
‑
100万个/cm2。
[0035]本专利技术还提供了上述海绵体损伤修复组织工程支架的制备方法，包括如下制备步骤：
[0036]1)将高分子基体材料溶解在PBS溶液或细胞培养基中，得到3D打印墨水；
[0037]2)将步骤1)所得的3D打印墨水装入3D打印机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海绵体损伤修复组织工程支架，其特征在于，包括支架基底层与表面功能化层，所述支架基底层由生物相容性水凝胶经3D打印工艺制造，主要在组织修复过程中提供力学强度与细胞生长的支持；所述表面功能化层包括生物活性因子与种子细胞，主要提供更好的促血管再生和组织修复效果。2.根据权利要求1所述的一种海绵体损伤修复组织工程支架，其特征在于：所述支架基底层包括未改性及化学改性后的高分子基体材料，该高分子基体材料包括明胶、透明质酸、葡聚糖、壳聚糖、丝胶蛋白、弹性蛋白中的一种或两种，该高分子基体材料改性的方法包括接枝双键化改性、接枝胺基化改性、接枝醛基化改性中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的一种海绵体损伤修复组织工程支架，其特征在于：所述高分子基体材料的质量百分数为9.5％～29.5％。4.根据权利要求1所述的一种海绵体损伤修复组织工程支架，其特征在于：所述生物活性因子包括肝素、干细胞外泌体、VEGF蛋白中的一种或几种，所述生物活性因子的质量百分数为0.5％～3％。5.根据权利要求1所述的一种海绵体损伤修复组织工程支架，其特征在于：所述种子细胞包括骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、肌源性干细胞、血管平滑肌细胞、血管上皮细胞中的一种或几种，所述种子细胞接种密度为1万
‑
100万个/cm2。6.根据权利要求1所述的一种海绵体损伤修复组织工程支架，其特征在于：所述支架基底层的整体厚度为1
‑
80...

【专利技术属性】
技术研发人员：施雪涛，柴牧原，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：