[发明专利]用于组织修复的多分叉型空心生物材料导管的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于组织修复的多分叉型空心生物材料导管的制备方法，在临床上可进行神经、气管、肌肉和血管等需要分叉生长的组织损伤修复。该方法可实现多种生物材料和多种分叉结构的集成加工，直接利用生物3D打印、模塑成型、冷冻干燥和静电纺丝的工艺制备。具体步骤：(1)设计具有不同分叉结构的轴心和套管模型；(2)配制麦芽糖溶液；(3)打印具有不同分叉结构的麦芽糖轴心和套管并组装；(4)将生物材料溶液浇筑进模型中；(5)干燥成型；(6)去除外套管，溶解轴心获得具有多分叉型结构的空心生物材料导管。本发明的导管可以用于临床上周围神经损伤气管、肌肉和血管等需要取向生长的组织损伤修复。

技术领域

本发明涉及一种用于组织修复的多分叉型空心生物材料导管的制备方法，属于生物医用材料和可植入医疗器械领域。

背景技术

由于意外交通事故或者在战争冲突中所导致的组织或器官创伤屡见不鲜，目前治疗各种组织和器官损伤的金标准仍然是自体移植，但由于自体移植物来源有限、受供体位置病变和尺寸不匹配等严重限制，因此采用由各种生物材料制成的人工移植物被认为是一种有效的替代治疗方法，并且已经取得了较好的治疗效果。但是，正常的组织和器官如神经、气管、肌肉和血管等在生理状态下并不是只沿着单一方向生长，而是在特定的部位需要分叉生长形成分支结构以便进行更好的物质运输或信息传递。因此，构建具有不同分叉结构的组织工程人工移植物对于更好的实现组织和器官的损伤修复具有重要的临床意义及应用价值。然而，到目前为止，还鲜有构建具有不同分支结构的人工移植物以用于组织和器官损伤修复的报导。

组织工程研究的不断进步为组织和器官损伤的治疗提供了一种新方法，构建损伤局部微环境对于组织的再生至关重要，生物材料支架为组织和器官再生提供机械和三维结构支持，生物3D打印、微模塑和静电纺丝是近年来兴起的制备生物材料支架的3种不同的工艺技术。3D打印技术又称增材制造或增量制造，它是一种以数字模型文件为基础，通过连续的物理层叠加逐层增加材料来生成三维实体的技术。采用生物3D打印技术可以制备复杂性状的微观3D结构体和用于创建独特设计的支架，但直接打印具有分叉型的空心生物材料导管仍然面临导管成型困难，打印高度有限以及材料力学性能不足等问题；微模塑法可以很方便的借助模具批量制备空心生物材料导管，且可以形成多孔结构，更利于组织和细胞生长及迁移，但是鉴于脱模困难因此难以制备具有多分叉结构的导管；静电纺丝技术可以构建纳米及亚微米尺度的多孔纤维支架，并且可以实现纤维的取向性分布，以更利于组织和细胞的取向性生长，但是单纯静电纺丝技术也难以实现多分叉生物材料导管的制备。

如何在体外构建具有不同分支结构的空心生物材料导管，实际上就是解决支架成型工艺以及支架对材料、力学及结构性能等方面的要求。生物3D打印技术可以很好地实现力学性能优异的材料精细结构的成型加工，微模塑技术便于量产化制备生物材料导管，而静电纺丝技术可以实现对导管空间结构的进一步调控。因此，将生物3D打印，微模塑技术和静电纺丝技术进行结合有望克服多分枝空心生物材料导管制备中存在的问题。

麦芽糖是由两个葡萄糖单位经由α-1,4糖苷键连接而成的二糖，又称为麦芽二糖，熔点102℃，具有热稳定性，易溶于水。鉴于麦芽糖的热稳定性及易溶于水的特点，可以考虑将麦芽糖加工成牺牲模板并作为生物材料导管的轴心，在用水溶解掉该轴心后实现空心生物材料导管的制备。

综上，在本发明中，我们公开了一种首先借助生物3D打印技术制备带有作为牺牲模板的多分叉麦芽糖轴心的模具，然后联合采用微模塑、冷冻干燥和静电纺丝技术制备具有多分支结构的空心生物材料的导管，为具有多分支结构的组织或器官损伤修复的组织工程人工移植物的开发提供有益的参考。

发明内容