一种功能化杂化式气管移植物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种功能化杂化式气管移植物，包括：动物气管和聚己内酯（PCL）；以动物气管采用真空辅助脱细胞技术制成完整细胞外基质结构；以聚己内酯（PCL）为原料采用3D打印技术制备与细胞外基质机构匹配的支架结构；所述支架结构置于细胞外基质结构内壁，还公开了该气管移植物的制作方法，使用脱氧胆酸钠/聚乙二醇辛基苯基醚溶液摇床孵育，无菌蒸馏水洗涤，随后浸入含1

【技术实现步骤摘要】
一种功能化杂化式气管移植物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及组织工程与再生医学领域，具体涉及一种功能化杂化式气管移植物及其制备方法。

技术介绍

[0002]气管移植依旧是当前全球范围内的临床棘手难题，究其原因主要是理想气管替代物的匮乏以及特殊解剖结构导致的移植物血管化形成障碍。严重的气管损伤常由肿瘤、创伤、感染、软化及先天狭窄等引起，病损切除并端端吻合是气管重建的标准手术方式。当气管病损超过成人50%或儿童30%则需进行气管替代治疗。生物假体、异体移植物、自体组织重建曾应用于气管修复，但存在诸多缺陷：如材料降解、移植物坏死、慢性细菌感染、纵隔炎、肉芽组织增生、缺乏有效血管化及上皮化形成、需使用免疫抑制剂等。
[0003]再生医学基于结合天然或合成材料、活细胞以及细胞信号系统进行修复、替代或增强组织功能，促进细胞及组织生长。组织工程技术通过将细胞与3D 支架结合，构建高度仿生的生理及生物化学微环境以促进组织生长，是一种有效的气管重建方法。满足临床需求的组织工程气管替代物需同时满足以下条件：1) 能够为细胞生长提供良好的微环境，2) 能够诱导功能化上皮细胞形成，3)能够形成丰富的微血管网以供临床移植需要。
[0004]理想的气管替代物需同时满足以下要求：即具有适宜的弹性与抗压性能，良好的生物相容性，无毒副作用，支持细胞粘附、增殖，同时还能够快速形成微血管网促进细胞生长、预防移植物坏死。支架材料的结构与成分对种子细胞的生长迁移及功能结构的形成起着至关重要的作用。细胞外基质(extracellular matrix, ECM)是组织的重要组成部分，天然ECM（如纤维蛋白、胶原、脱细胞基质）具有较好的生物相容性、生物可降解性以及促进血管新生性能，是机体内细胞生长微环境的主要成分，在调节细胞的生物学行为及促进组织再生方面优于聚合物材料。脱细胞ECM 具有促进体内组织修复和再生功能，还可以指导调节细胞（增殖、分化）反应，支持骨髓间充质干细胞(MSCs)向软骨细胞分化及上皮细胞的增殖，能够为细胞生长提供较为理想的微环境。
[0005]近年来，诸多研究在探寻适宜的气管移植物、支架性能改良以及移植物微血管构建领域开展了一系列工作，采用去污剂
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联合酶法通过不同的循环周期脱细胞处理，从免疫原性去除、组织结构完整性及体内生物相容性多个维度对比验证，遴选最佳兔气管脱细胞处理循环周期。研究中发现，与原生气管相比，脱细胞处理对支架横向拉伸性能无影响，但导致支架纵向压缩力学性能下降较为显著。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供本专利技术的目的是提供一种功能化杂化式气管移植物；本专利技术另一目的是提供一种功能化杂化式气管移植物制备方法，具有方法简单、原料来源广泛且低廉的优点，所制备的气管移植物由天然物质组成，且具有与原生气管完全匹配的生物力学性能，以解决现有技术中的缺陷。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是这样实现的：一种功能化杂化式气管移植物，包括：脱细胞气管基质结构和C型网状气管支架；所述C型网状气管支架置于所述脱细胞气管基质结构内壁。
[0008]所述C型网状气管支架的材质为聚己内酯。
[0009]上述一种功能化杂化式气管移植物的制备方法包括以下步骤，步骤一：对离体气管进行脱细胞处理，制备脱细胞气管基质结构；步骤二：制作气管支架；步骤三：制备仿身气管移植物。
[0010]所述步骤一中制备脱细胞气管基质结构包括以下步骤：采用真空辅助脱细胞技术制备完整且去除免疫原性的气管细胞外基质结构，首先获取匹配动物气管，剔除气管周围结缔组织及管腔内粘痰液，置于0
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40℃无菌蒸馏水中渗透溶；使用无菌蒸馏水洗涤，并加入质量浓度为0.1
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4％的脱氧胆酸钠/聚乙二醇辛基苯基醚溶液，摇床孵育；再次使用无菌蒸馏水洗涤，随后浸入含1
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4kU/mL脱氧核糖核酸酶I、2
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8U/mL 核糖核酸酶的NaCl溶液中，摇床孵育，脱细胞过程维持真空状态。
[0011]所述步骤二中制作气管支架包括以下步骤：采用3D打印技术制备与步骤一中结构匹配的气管支架，以聚己内酯为原料，选择3D生物打印机高温螺杆喷头和仿生气管结构旋转轴，旋转轴样式为C型，填充样式为正弦填充，一周填充线根数为12，打印C型网状气管支架结构。
[0012]所述步骤三制备仿身气管移植物包括以下步骤：将所述步骤二中制得的C型网状气管支架结置于步骤一中制得的脱细胞气管基质结构内壁中，构建杂化式气管移植物。
[0013]本专利技术创新制备真空辅助去脱细胞气管(VADT)支架，有效将脱细胞处理时间从9 天缩短到3 天，并且有效增强了免疫原性去除及ECM 结构保留效果。此外，在形态结构仿生、微血管化构建方面之外，仍然存在另外一个重要但容易被忽视的问题——生物力学性能的仿生。天然材料生物力学性能较差，存在管腔软化、塌陷等风险，而合成材料存在力学性能过强导致移植物僵硬等缺陷。因此，申请人采用3D 打印聚己内酯(PCL)大网孔支架与VADT结合，开发了一款3D 杂化仿生气管移植物，通过多维度的生物力学性能测试，证明其具有与原生气管完全匹配的生物力学性能。
[0014]根据上述技术方案，本专利技术的有益效果：1.本专利技术的真空辅助脱细胞气管基质，具有良好的细胞粘附及诱导血管新生性能，为移植气管血管化提供了有效的支架来源，制备工艺简便易行，有效降低药物使用浓度，快速达到理想的脱细胞效果。
[0015]2.本专利技术采用3D打印技术，构建与脱细胞气管基质结构相匹配C型大网孔气管支架，该支架具有一定的压缩回弹性能，能够有效匹配脱细胞气管基质结构；其独特的大孔结构不影响细胞在脱细胞基质结构表面的粘附与增值。
[0016]3.将脱细胞气管基质结构与3D打印大孔PCL支架结合，构建杂化气管移植物，从而有效改进脱细胞气管基质结构生物力学性能不足的缺陷。
附图说明
[0017]图1为本专利技术设计示意图。
[0018]图2为本专利技术中脱细胞气管与原生组气管的HE、马森三色、番红O染色的组织结构对比。
[0019]图3为本专利技术中脱细胞气管与原生组气管的DAPI、MHC
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I、Merge荧光图片的组织结构对比。
[0020]图4为本专利技术中脱细胞气管与原生组气管的DAPI、MHC
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II、Merge荧光图片的组织结构对比。
[0021]图5为采用3D打印技术制备PCL大孔或微孔气管支架，与脱细胞气管基质构建杂化式气管移植物。
[0022]图6为不同组气管移植物生物力学性能比较。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0024]如图1所示：专利技术提供一种功能化杂化式气管移植物，包括动物气管和聚己内酯（PCL），以动物气管采用真空辅助脱细胞技术制成完整细胞外基质结构，以聚己内酯（PCL）为原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能化杂化式气管移植物，其特征是，包括：脱细胞气管基质结构和C型网状气管支架；所述C型网状气管支架置于所述脱细胞气管基质结构内壁。2.根据权利要求1所述的一种功能化杂化式气管移植物，其特征是，所述C型网状气管支架的材质为聚己内酯。3.根据权利要求1或2中所述一种功能化杂化式气管移植物的制备方法，其特征是，包括以下步骤，步骤一：对离体气管进行脱细胞处理，制备脱细胞气管基质结构；步骤二：制作气管支架；步骤三：制备仿身气管移植物。4.根据权利要求3所述的一种功能化杂化式气管移植物的制备方法，其特征是，所述步骤一中制备脱细胞气管基质结构包括以下步骤：采用真空辅助脱细胞技术制备完整且去除免疫原性的气管细胞外基质结构，首先获取匹配动物气管，剔除气管周围结缔组织及管腔内粘痰液，置于0
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40℃无菌蒸馏水中渗透溶；使用无菌蒸馏水洗涤，并加入质量浓度为0.1
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【专利技术属性】
技术研发人员：史宏灿，孙飞，卢丹，单一波，沈志明，卢毅，张博友，袁磊，朱剑炜，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：