[发明专利]一种用于体外自组装血管化的复合支架及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种用于体外自组装血管化的复合支架及其制备方法和应用，属于组织工程学技术领域。本发明提供的复合支架以聚乙烯醇水凝胶作为外部支架，利用聚乙烯醇水凝胶优异的机械性能、低降解率和低溶胀率，使得灌输通道能够在长期灌输培养液的状态下保持完整性，并支撑内部支架不变形，同时维持生成血管的形态；具有交联网络结构的内部支架能够进一步维持生长血管的形态；在外部支架和内部支架间设置细胞涂层能够使细胞定向入侵支架内部，从而生成血管化网络。

技术领域

本发明属于组织工程学技术领域，具体涉及一种用于体外自组装血管化的复合支架及其制备方法和应用。

背景技术

组织工程学的目标之一是生成可作为供体材料替代的组织，以修复或替换受损的组织或器官。为此目标生产的组织的大小通常大于营养和氧气的扩散极限。因此，需要提供一种可以在组织内分配营养的系统，即血管化网络系统。未做预血管化的大块组织植入后，作为异物反应的一部分，血管网络通常会侵入植入组织。然而，这是一个长达几天甚至于几周的过程，组织中间的细胞将在相当长的一段时间内缺乏营养，导致次优的组织整合或细胞死亡。因此，体外预血管结构网络的构建是目前生物制造领域解决血管化的有效途径之一。

目前，构建体外预血管化网络的制备方法主要分为两种：一种是通过3D打印，牺牲材料等方法构建出较为宏观的微血管通道，但是由于水凝胶的溶胀性会使灌输通道难以保持，且这类方法难以制备出符合要求的毛细血管网络结构；另一种是通过内皮细胞共培养，复合促血管生长因子等方法，让内皮细胞自组装形成微血管结构，虽然这类方法可以制备出细微的毛细血管结构，但是由于水凝胶的降解往往会难以维持生成血管的形态，离生成真正成熟的分级血管网络，还相差甚远。因此，如何解决保持灌输通道的完整性且维持生成血管的形态成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于体外自组装血管化的复合支架及其制备方法和应用。本发明提供的复合支架具备优异的机械强度，能够保持灌输通道的完整性，同时维持生成血管的形态。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用于体外自组装血管化的复合支架，包括外部支架和内部支架；

所述外部支架的横截面为“凹”形；所述内部支架为长方体；

所述外部支架包覆于所述内部支架的底面和两个相对的侧面；

所述外部支架与内部支架相接触的两个侧面设置有人脐静脉内皮细胞涂层；

所述外部支架中包覆内部支架侧面的侧壁中设置有垂直于横截面的灌输通道；

所述外部支架的材质为聚乙烯醇水凝胶；

所述内部支架的原料包括甲基丙烯酸酐化明胶溶液和海藻酸钠溶液；

所述甲基丙烯酸酐化明胶溶液的组成包括：苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基次膦酸锂、血管内皮生长因子、PBS溶液和甲基丙烯酸酐化明胶；

所述外部支架和内部支架具有交联网络结构。

优选地，所述人脐静脉内皮细胞涂层的厚度为0.5～1.5mm。

优选地，所述灌输通道的数量为两个，分别设置于外部支架的两个侧壁中。

本发明还提供了上述技术方案所述复合支架的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚乙烯醇与有机溶剂混合后浇注，进行交联成形，得到外部支架；

(2)将第一甲基丙烯酸酐化明胶溶液与人脐静脉内皮细胞混合后涂覆于所述步骤(1)得到的外部支架的内侧面上，得到涂层支架；

(3)将第二甲基丙烯酸酐化明胶溶液和海藻酸钠溶液混合后浇注于所述步骤(2)得到的涂层支架的凹槽内，依次进行光固化交联和二次交联，得到复合支架。