一种基于分区的血管化脂肪组织及其构建方法技术

本发明专利技术涉及一种基于分区的血管化脂肪组织及其构建方法。本发明专利技术所述的血管化脂肪组织是模仿天然脂肪组织的结构，将脂肪细胞包裹在微囊中，与血管组织实现分区，其构建方法包括：１）脂肪区的构建；２）血管成分的制备；３）血管化脂肪组织的构建：ｉ）将生长因子缓释微球、脂肪细胞囊与基质材料混合，作为主体材料，将平滑肌细胞作为通道材料，构建有贯通通道的三维结构体；ｉｉ）将三维结构体进行脉动体外培养，并以内皮细胞的悬液灌流，使内皮细胞附着在通道的内壁，形成外壁为平滑肌细胞、内壁为内皮细胞的血管组织。根据本发明专利技术的构建方法，可得到具有脂肪和血管分区分布、分级血管结构、可在体内长期稳定存在的脂肪组织。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物工程领域，特别是涉及。
技术介绍
每年全世界有数百万例患者，因为创伤、肿瘤切除术和先天性缺陷导致的软组织和乳房缺损，需要通过手术进行修复重建，其中由于乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，发病率高达10% 15%，并且还呈逐年上升和年轻化的趋势，肿瘤切除造成的软组织和乳房缺损数量最多。据美国矫形外科医师协会报道，2004年全世界有超过500万人实行了乳房重建手术，其中有400万是由于肿瘤切除。。一般认为，理想的乳房填充材料应该与乳腺组织有相似的柔软性、相同的渗透压、稳定的理化性能、良好的生物相容性、不致癌、不致敏、不致畸、不钙化等。目前较普遍使用的乳房填充及再造材料包括医用材料和自体移植物两大类。医用材料又包括硅胶、聚丙烯酰胺凝胶、三酰甘油(甘油三酯)、透明质酸等植入型假体和液体石蜡、凡士林等注射用混合物。目前的研究表明使用这些材料易出现假体破裂或渗漏、炎症反应、肉芽肿、包膜挛缩、假体移位、感染、蒙道尔病等并发症，安全性受到很大的质疑。以硅胶假体为例，1992年美国 食品与药物管理局禁止了所有硅胶假体的使用。自体移植物包括注射型自体脂肪颗粒、真皮-脂肪游离组织和带蒂真皮-脂肪瓣等。针对小范围及小体积的缺损，自体脂肪游离移植是目前临床经常使用的一种方案，其中注射型自体脂肪颗粒多来源于自体脂肪组织的抽提。此方法的优点是生物相容性好，组织来源丰富、易于塑形、不会引起免疫排异等反应；缺点是由于注入到乳房内的脂肪颗粒不能很好地建立起血液供应系统，当大量脂肪堆集在一起，会因供血不足导致脂肪细胞坏死、溶解、吸收，极易引发感染、血肿、变形、疼痛、硬结、囊肿、坏死等后遗症。研究发现约有50% 60%的脂肪颗粒被吸收，存活下来的组织也逐渐被纤维化或钙化，效果不持久，常需要多次注射维持形状。针对大体积的软组织缺损，尤其是乳房肿瘤切除术后的修复，目前多采用转移下腹部皮瓣的手术治疗方案，通过显微外科血管吻合技术移植游离的肌皮瓣以达到隆乳目的，其外形逼真、质地好、易于塑形，血运系统良好，但给供区不可避免地造成创伤和瘢痕，引起功能障碍，如局部肌肉神经萎缩、腹部软弱和形成腹壁疝等，而且移植后吸收明显，效果不能持久，尤其是当带蒂组织移植体的蒂部扭转或受压时可出现移植组织坏死等不良反应。患者常常难以接受此办法，移植物供体受到相应的限制。目前，应用组织工程学原理来构建脂肪组织已成为组织工程研究领域的热点之O在种子细胞研究方面，由于成体脂肪细胞(个大、壁薄、内有脂肪颗粒)的不增殖性和易受损伤性，人们将兴趣越来越多的转向具有特定分化潜能，良好自我更新和扩增能力的干细胞。脂肪干细胞(adipose derived adult stem cells)已被证实能向脂肪细胞、软骨细胞、心肌细胞，神经细胞及成骨细胞等多个方向定向转化。而自体脂肪干细胞具有可供取材的脂肪组织来源丰富，抽取方便，可反复获得，操作损伤小，无免疫排异反应，细胞容易培养，增殖速度很快等优点，已被越来越多的人所接受。前脂肪细胞是一种类成纤维细胞，能够增殖并特异性向脂肪细胞分化，可从经酶消化的脂肪组织或皮下脂肪抽吸物中分离而来，对外界机械损伤的抵抗力较强。用普通的细胞培养方法就可以生长，并能够在体外扩增及分化，目前脂肪组织工程的研究也主要集中在脂肪干细胞和前脂肪细胞。在支架材料方面，脂肪族聚酯类生物降解高分子中的聚乙醇酸(polyglyclicaicd)、聚乳酸(polylactic acid)及两者的共聚物(polylacticacid/polyglyclic aicdcopolymers)、胶原等已用于动物实验。Patrick等将前脂肪细胞接种到PLGA支架后证明可生成脂肪组织。但存在的问题是一方面常用的合成高分子材料相对于乳房组织显得太硬，另一方面复合细胞的可降解高分子材料同样会被机体吸收，难以长期保持稳定。Patrick等报道的复合前脂肪细胞的PLGA结构体在体内5个月被彻底吸收。胶原水凝胶/细胞复合体则在3周内体积降解到原来的30%。也有人对藻酸盐及透明质酸凝胶进行过研究,Mooney和其同事用RGD(arginine-glycine-aspartic acid,三种氨基酸组成的细胞识别肽段)制 成藻酸盐，并将其注入大鼠模型体内，观察脂肪组织的增长、生物相容性等，效果仍不容乐观。同注射型脂肪颗粒一样，材料/细胞被降解、吸收，三维结构不稳定的主要因素仍然是血液供应不足。综上所述，用自体组织或细胞移植治疗软组织缺损的方法有其先天不可克服的问题，主要是吸收和供给区创伤等；而用组织工程的方法修复脂肪或乳房缺损虽然是目前的研究热点，但还未取得突破性的进展，主要问题是由于供血不足引起的基质材料的降解和吸收。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。本专利技术的另一目的是提供构建血管化脂肪组织的过程中的设备。本专利技术所述的基于分区的血管化脂肪组织是模仿天然脂肪组织的结构，将脂肪组织包裹在微囊中，与血管组织实现分区。本专利技术所述的基于分区的血管化脂肪组织的构建方法为I)脂肪区的构建提取脂肪干细胞，将脂肪干细胞先制成干细胞微胶囊，然后将脂肪干细胞诱导培养成脂肪细胞，得到材料包裹的高浓度脂肪细胞团簇；2)血管成分的制备i)将脂肪干细胞分别诱导成平滑肌细胞和内皮细胞；ii)将血管化生长因子制成生长因子缓释微球；3)血管化脂肪组织的构建i)将生长因子缓释微球、脂肪细胞囊与基质材料混合，作为主体材料，将平滑肌细胞作为通道材料，构建有贯通通道的三维结构体；ii)将三维结构体进行脉动体外培养，并以内皮细胞的悬液灌流，使内皮细胞附着在通道的内壁，形成外壁为平滑肌细胞、内壁为内皮细胞的血管组织；iii)将三维结构体继续进行脉动体外培养，生长因子缓释微球逐渐释放出血管化生长因子以促进毛细血管的生长，得到产生毛细血管的血管化脂肪组织。其中，步骤I)所述提取脂肪细胞可采用手术或脂肪抽吸术等本领域公知技术进行；所述将脂肪干细胞制成干细胞微胶囊如下进行将脂肪干细胞与海藻酸钠基水凝胶材料混合后滴入固化液中，制成干细胞微胶囊；同样，步骤2)中所述的将血管化生长因子制成生长因子缓释微球也可以类似进行将血管化生长因子与海藻酸钠混合后滴入固化液中制成。其中海藻酸钠基水凝胶材料可以是海藻酸钠、海藻酸钠/胶原、海藻酸钠/明胶中的一种；所述固化液为含二价阳离子的盐溶液，如氯化钙、氯化钡等，优选氯化钙溶液。所述海藻酸钠基水凝胶材料的使用浓度为O. 1_10%，其中明胶或胶原的浓度为O. 01-5%，氯化钙溶液优选为lOOmM。所述干细胞微胶囊的粒径为100 μ m 500 μ m ;所述生长因子缓释微球的粒径为20 μ m 50 μ m0所述血管化生长因子为血管内皮细胞生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、表皮生长因子(EGF,Epidermal GrowthFactor)、血小板衍生生长因子(F1DGF)、转化·生长因子(TGF-β I)和血管生成素(angiopoietin-1)等血管相关生长因子。特别的，可采用非接触式高压静电发生法来制备干细胞微胶囊和生长因子缓释微球，所述非接触式高压静电发生法制备微胶囊或微球的原理图见图I。其实质是以静电力作用于微滴，抵抗液体的表面张力作用，将液体离散成球形液滴，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分区的血管化脂肪组织的构建方法，包括：　１）脂肪区的构建：提取脂肪干细胞，将脂肪干细胞先制成干细胞微胶囊，然后脂肪干细胞诱导培养成脂肪细胞，得到材料包裹的高浓度脂肪细胞团簇；　２）血管成分的制备：ｉ）将脂肪干细胞分别诱导 成平滑肌细胞和内皮细胞；ｉｉ）将血管化生长因子制成生长因子缓释微球；　３）血管化脂肪组织的构建：ｉ）将生长因子缓释微球、脂肪细胞囊与基质材料混合，作为主体材料，将平滑肌细胞作为通道材料，构建有贯通通道的三维结构体；ｉｉ）将三维结构体进 行脉动体外培养，并以内皮细胞的悬液灌流，使内皮细胞附着在通道的内壁，形成外壁为平滑肌细胞、内壁为内皮细胞的血管组织。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚睿，颜永年，张人佶，王小红，林峰，栾杰，熊卓，隋少春，张磊，卢清萍，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]