專利名稱：一種醫(yī)用組織工程支架的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及仿生組織的生物制造技術領域，具體涉及一種醫(yī)用組織工程支架的制備工藝。
背景技術：
組織器官移植是治療各種慢性器官病變的最有效的手段，然而供體的匾乏一直制約著組織器官移植。組織工程為體外培養(yǎng)活體組織器官提供了可能，它有望恢復人體組織器官更多的生化功能。然而肝組織工程對支架結構有特定的要求:支架內應存在三種形態(tài)的微觀結構一光滑的微管道、孔洞及二者之間的半透孔隙。微管供內皮細胞貼壁生長形成血管(血竇〕，孔洞供肝細胞聚團生長形成肝細胞索，半透孔隙是尺度更小的微觀結構，其大小應使營養(yǎng)液通過，但對血漿細胞有阻隔作用。因此，如何制造這種獨特結構的支架成為肝組織工程的關鍵問題之一。傳統(tǒng)的支架制造方法包括相分離法、冷凍法、致孔劑析孔法和發(fā)泡法等。但這些工藝可控性差，難以構建結構復雜、供多細胞生長的支架微觀結構，更重要的是無法實現(xiàn)多種細胞在支架內的有序分布。隨著快速成型等微制造技術的發(fā)展，現(xiàn)在也有通過微制造技術和傳統(tǒng)成孔方法結合構建組織工程支架的技術，以提高工藝可控性，并使支架高孔隙化。上述組織工程支架成型工藝，使用可降解的材料作為支架材料，由于該類材料的材料特性，使用硬質模具成型時，不易脫模，或脫模過程中易損傷成型的支架結構；而使用如硅橡膠軟模具成型，又容易在持續(xù)成型加工的過程中，由于快速凍干的工序導致模具處于溫差變化大且變化頻繁的工作環(huán)境，模具易變形失效，導致組織工程支架結構誤差大，廢品率高，加工效果不理想
發(fā)明內容
為了解決背景技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種成型效果好，加工效率高的醫(yī)用組織工程支架的制備工藝。本發(fā)明采用了以下技術方案:
一種醫(yī)用組織工程支架的制備工藝，包括以下步驟:1)母模成型:模擬組織器官的內部微觀結構，進行仿生設計，構建組織工程支架模型，并采用快速成型技術或微機電系統(tǒng)技術成型組織工程支架母模；2)制模:將聚二甲基硅氧烷與固化劑均勻混合，澆注于所述母模上，加熱固化或光固化，使得聚二甲基硅氧烷預聚物發(fā)生交聯(lián)反應而固化，制得彈性體模具；3)支架單層成型:將生物可降解材料溶液注入所述彈性體模具，凝固而成型；4)冷凍干燥致孔，以使支架高孔隙化，然后脫模；5)支架單層定位堆疊，支架單層層間固定，制得組織工程支架。在所述步驟3)之前在彈性模具內涂覆聚乙烯醇層，以便脫模。所述所述步驟3)中的生物可降解材料為聚乳酸材料。所述步驟5)中的支架單層層間固定是通過溶劑粘合的方法使兩層支架單層粘合固定。
所述步驟5)中的支架單層層間固定，是通過可吸收手術縫合線縫合各支架單層，從而形成三維結構的組織工程支架。所述支架單層包括干細胞層支架單層和內皮細胞層支架單層，所述干細胞層支架單層和內皮細胞層支架單層交錯層疊。所述干細胞層支架單層和內皮細胞層支架單層之間夾設有可降解半透膜。本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明的制造工藝由于采用聚二甲基硅氧烷制備成型模具，并采用生物可降解材料作為支架材料，通過微制造技術和傳統(tǒng)成孔方法結合構建組織工程支架，既保持了支架的高孔隙率，又較好的實現(xiàn)了支架微結構的主動設計和成型精度可控，成型效果好，加工效率高，良品率高；采用該制造工藝制備的組織工程支架結構簡單，生產(chǎn)效率高。結構簡單，但足以滿足實現(xiàn)人工組織向自然組織轉變的目的。


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圖1是本發(fā)明的支架單層結構示意圖。圖2是本發(fā)明的支架單層正面結構示意圖。圖3是本發(fā)明的側視結構示意圖。圖中1-支架單層11-血管網(wǎng)通道12-細胞孔洞13-干細胞層支架單層14-內皮細胞層支架單層2-可降解半透膜。
具體實施方式
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下面結合附圖對本發(fā)明作進一步解釋說明。本發(fā)明所述的組織工程支架的制造工藝，包括以下步驟:
O母模成型:模擬組織器官的內部微觀結構，進行仿生設計，構建組織工程支架模型，并采用快速成型技術或微機電系統(tǒng)技術成型組織工程支架母模。具體的，用流體分析技術來分析壓力-流動關系、在管道里細胞流動狀態(tài)、血管和細胞的應力分布，以及組織細胞團的形態(tài)、分布等結構參數(shù)，設計完整的支架系統(tǒng)模型，使設計的支架結構符合細胞粘附和生長具有良好的流體力學性能的條件。其中，所述的快速成型技術活微機電系統(tǒng)技術為成熟可靠的現(xiàn)有技術。2)制模:將聚二甲基硅氧烷與固化劑均勻混合，澆注于所述母模上，加熱固化或光固化，使得聚二甲基硅氧烷預聚物發(fā)生交聯(lián)反應而固化，制得彈性體模具。其中，將聚二甲基硅氧烷的主劑和固化劑均勻混合，待混合過程中的氣泡排除完全后再澆鑄在母模上，以使制得的彈性體模具具有合格的結構尺寸精度和結構強度。其中，所述的聚二甲基硅氧烷材料具有低的玻璃化溫度(_119°C)，耐熱、耐氧老化、穩(wěn)定性好，具有良好疏水性、低表面能及優(yōu)良的抗紫外線能力等特點；且耐熱性、耐寒性、黏度隨溫度變化小，防水性、表面張力小，具有導熱性。以這種材料制備的彈性體模具具有良好的柔韌性、導熱性和耐溫惰性；一方面便于支架脫模，減少脫模時支架損傷的幾率，有利于提高加工良品率；另一方面，亦可滿足持續(xù)生產(chǎn)時溫差變化大且變化頻繁的工作環(huán)境，使用壽命長，變形小，有利于控制支架成型精度；并由于有良好的導熱性，有利于后續(xù)的冷凍工序中支架快速冷凍干燥 ，以提高支架的成孔隙率，從而提高了支架的使用效果。3)支架單層成型:將生物可降解材料溶液注入所述彈性體模具，凝固而成型。4)冷凍干燥致孔，以使支架高孔隙化，然后脫模。
5)支架單層定位堆疊，支架單層層間固定，制得組織工程支架。上述的制造工藝由于采用聚二甲基硅氧烷制備成型模具，并采用生物可降解材料作為支架材料，通過微制造技術和傳統(tǒng)成孔方法結合構建組織工程支架，既保持了支架的高孔隙率，又較好的實現(xiàn)了支架微結構的主動設計和成型精度可控，成型效果好，加工效率局，良品率尚。進一步地，在所述步驟3)之前還包括以下步驟:在彈性模具內涂覆聚乙烯醇層，以便脫模。由于聚乙烯醇(PVA)溶于水，具有水溫越高則溶解度越大，但幾乎不溶于有機溶劑的特性，故而可以在所述聚二甲基硅氧烷的彈性體模具模腔與可生物降解材料溶液之間形成一層隔離膜，使可生物降解材料凝固后與模腔無粘連，便于脫模。其中，所述的生物可降解材料為聚乳酸材料。目前普遍認為，組織細胞只有在接近于細胞外基質的環(huán)境下，才能保持正常的形態(tài)和極性，并完成功能表達。人工合成材料與細胞外基質差異較大，主要是對細胞缺乏特異性黏附；而有的可降解材料則由于親水性強，在體內降解過快，不利于組織成形。而聚乳酸材料生物特性接近細胞外基質，降解速度適中，是較優(yōu)選的支架材料。其中，所述步驟5)中的支架單層層間固定，具體指通過溶劑粘合的方法使兩層支架單層粘合固定?；蛘呤?，所述步驟5)中的支架單層層間固定，具體指通過可吸收手術縫合線縫合各支架單層，而形成三維組織工程支架。
權利要求
1.一種醫(yī)用組織工程支架的制備工藝，其特征在于包括以下步驟:I)母模成型:模擬組織器官的內部微觀結構，進行仿生設計，構建組織工程支架模型，并采用快速成型技術或微機電系統(tǒng)技術成型組織工程支架母模；2)制模:將聚二甲基硅氧烷與固化劑均勻混合，澆注于所述母模上，加熱固化或光固化，使得聚二甲基硅氧烷預聚物發(fā)生交聯(lián)反應而固化，制得彈性體模具；3)支架單層成型:將生物可降解材料溶液注入所述彈性體模具，凝固而成型；4)冷凍干燥致孔，以使支架高孔隙化，然后脫模；5)支架單層定位堆疊，支架單層層間固定，制得組織工程支架。
2.根據(jù)權利要求1所述的組織工程支架的制造工藝，其特征在于:在所述步驟3)之前在彈性模具內涂覆聚乙烯醇層，以便脫模。
3.根據(jù)權利要求2所述的組織工程支架的制造工藝，其特征在于:所述所述步驟3)中的生物可降解材料為聚乳酸材料。
4.根據(jù)權利要求3所述的組織工程支架的制造工藝，其特征在于:所述步驟5)中的支架單層層間固定是通過溶劑粘合的方法使兩層支架單層粘合固定。
5.根據(jù)權利要求3所述的組織工程支架的制造工藝，其特征在于:所述步驟5)中的支架單層層間固定，是通過可吸收手 術縫合線縫合各支架單層，從而形成三維組織工程支架。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種醫(yī)用組織工程支架的制備工藝，通過微制造技術構建母模，再翻模制得聚二甲基硅氧烷的彈性體模具，將生物可降解材料溶液澆注于彈性體模具內并冷凍干燥致孔后，脫模形成支架單層，將各支架單層層疊固定后即制得組織工程支架；所制備的組織工程支架，其支架單層表面開設有縱橫交錯設置的血管網(wǎng)通道，以及開設于血管網(wǎng)通道縱橫相交位置細胞孔洞；由于采用聚二甲基硅氧烷制備成型模具，并采用生物可降解材料作為支架材料，通過微制造技術和傳統(tǒng)成孔法結合構建組織工程支架，既保持了支架的高孔隙率，又較好控制成型精度，成型效果好，加工效率高，良品率高；產(chǎn)品結構簡單，但足以滿足實現(xiàn)人工組織向自然組織轉變的目的。
文檔編號B29C45/00GK103157141SQ201110417688
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者孫葉芳 申請人:西安瑞捷生物科技有限公司