CN103655515B - 微囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微囊，其包括一微囊本体和一细胞，所述微囊本体具有一中空的封闭空间，所述微囊本体包括多个微孔，其中，还包括一复合支架设置于所述微囊本体的封闭空间内，所述复合支架包括一支架和一包覆所述支架的涂覆层，所述涂覆层的材料为具有生物相容性的天然高分子材料，所述细胞附着于所述复合支架上。本发明还涉及一种微囊的制备方法。

Description

微囊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物医用材料，尤其涉及一种具有生物缓释效果的微囊。
背景技术
活性因子是指一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质，其一般由活体细胞分泌，可对受损的细胞及神经等进行修复，并利于细胞的存活和再生。该活性因子的发现和应用给患者带来了希望。
在临床上一般将活的细胞加载于带有支架的微囊中，然后将微囊放置于病灶区域以缓慢释放活性因子。然而由于活的细胞需要比较苛刻的生活环境，难以有效附着于支架，因而存活时间较短，释放的活性因子少，缓释效果较差。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种缓释效果良好的微囊及其制备方法。
一种微囊，其包括一微囊本体和一细胞，所述微囊本体具有一中空的封闭空间，所述微囊本体包括多个微孔，其中，还包括一复合支架设置于所述微囊本体的封闭空间内，所述复合支架包括一支架和一包覆所述支架的涂覆层，所述涂覆层的材料为具有生物相容性的天然高分子材料，所述细胞附着于所述复合支架上。
一种微囊的制备方法，其包括以下步骤：提供一支架，并对支架进行刻蚀，使其表面变得粗糙，将支架浸入高分子溶胀溶液中，在支架的表面形成一胶体层，对支架和胶体层进行冷冻干燥，在所述支架的表面包覆一涂覆层得到一复合支架，所述涂覆层的材料为具有生物相容性的天然高分子材料；提供一中空的微囊本体，并将所述复合支架加载于所述微囊本体，该微囊本体包括一微囊壁以及一由微囊壁围成的中空空间，该微囊本体的材料为生物相容性材料；以及，向微囊本体内注入一含有细胞的溶液。
与现有技术相比较，本发明所述微囊具有以下优点：由于所述复合支架包括天然高分子材料制成的涂覆层，因而所述复合支架具有良好的生物相容性；并且能够使所述细胞良好的附着于所述复合支架，提高所述细胞的活性，延长所述细胞的寿命，从而提高所述微囊的缓释效果。
附图说明
图1是本发明实施例所述微囊的结构示意图。
图2是本发明实施例所述微囊的内部结构示意图。
图3是本发明实施例所述微囊本体沿Ⅲ-Ⅲ线的横截面的示意图。
图4是本发明实施例所述担载细胞的复合支架的扫描电镜图。
图5是本发明实施例所述微囊的制备方法的流程图。
主要元件符号说明
微囊10，20
微囊本体100
微孔101
微囊壁102
复合支架200
支架201
涂覆层202
开孔203
细胞300
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明实施例提供的微囊及其制备方法作进一步的说明。
请参阅图1及图2，为本发明第一实施例提供的微囊10，该微囊10包括一微囊本体100、一复合支架200和一细胞300。所述微囊本体100为一具有一中空的封闭空间的纤维膜。所述复合支架200及细胞300设置于所述微囊本体100的内部。所述微囊本体100包括多个微孔101，该多个微孔101分布于所述微囊本体100的表面。
请参阅图3，所述微囊本体100包括一微囊壁102以及一由微囊壁102围成的中空空间。所述复合支架200设置于所述微囊壁102围成的中空空间内，具体的，所述复合支架200沿着所述微囊本体100的轴向方向分布于所述中空空间。所述细胞300分布于所述复合复合支架200的表面。
所述微囊壁102的厚度A为100微米～300微米。所述微囊本体100的内径D为200微米～900微米。所述微囊本体100的材料为一生物相容性材料，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、或聚酰胺(PA)等。本实施例中，所述微囊本体100的材料为PES，所述微囊壁102的厚度A为200微米，所述微囊本体100的内径D为230微米。
所述微孔101为一贯穿所述微囊壁102的通孔结构。所述微囊本体100的截留分子量为1KD-150KD，从而保证所述细胞300所需的营养物质可经由微孔101进入微囊本体100内，代谢物可经由微孔101排出微囊本体100外。所述微孔101的直径小于所述微囊10外的粒细胞、巨噬细胞等吞噬细胞的直径，以避免吞噬细胞进入微囊本体100内而导致所述细胞300被吞噬细胞消灭。优选的，所述微孔101的直径为5纳米-15纳米。本实施例中，所述微孔101的直径为5纳米-10纳米。
该复合支架200用于担载所述细胞300。所述复合支架200为纤维状结构。所述复合支架200的轴向方向与所述微囊本体100的轴向结构基本一致。所述复合支架200的直径为0.5微米～20微米。
所述复合支架200包括一支架201以及包覆所述支架201的涂覆层202。所述支架201的材料为生物相容性材料，可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、或聚酰胺(PA)等中的一种或多种。所述涂覆层202的材料为具有生物相容性的材料，具体的，所述涂覆层202的材料可为天然高分子材料，比如：胶原、壳聚糖、丝素蛋白、或角质蛋白等。其中，所述涂覆层202占所述复合支架200的质量的比例为0.1％～5％。
由于所述复合支架210引入了包括天然高分子材料的涂覆层202，因而所述复合支架210的生物相容性进一步提高，可为所述细胞300提供一良好的生存环境，从而担载的细胞300的活性更强，寿命也延长。本实施例中，所述支架201的材料为PET，所述涂覆层202的材料为胶原，所述涂覆层202的质量百分比为0.1％～0.6％，所述复合支架200的直径为15微米。
进一步，所述复合支架200包括多个开孔203。该多个开孔203均匀分布于所述涂覆层202的表面。所述开孔203的孔径不限。所述细胞300附着于所述开孔203中。该多个开孔203能够增大所述复合支架200的表面积，更利于所述细胞300的担载，从而使得所述微囊10的缓释效果更好。
请一并参阅图4，所述细胞300附着于所述复合支架200的表面。所述细胞300为可分泌活性因子的细胞，比如视网膜色素上皮细胞、血旺细胞、成纤维细胞、干细胞、或内皮细胞等。所述细胞300分泌的活性因子可为睫状神经营养因子、白细胞介素类生长因子、神经生长因子、类胰岛素生长因子、成纤维细胞生长因子、或血小板生长因子。本实施例中，所述细胞300为视网膜色素上皮细胞，该细胞300分泌睫状神经营养因子。
所述微囊本体100相当于一半透膜，所述细胞300被包覆在所述微囊本体100内。所述细胞300的代谢产物以及需要的营养物质经由所述微孔101与外界进行交换和扩散，以维持所述细胞300生存，并且由所述细胞300分泌的活性因子可通过微孔101扩散到病变区域，对病变区域起到治疗作用。
所述微囊10具有以下优点：由于所述复合支架200包括天然高分子材料制成的涂覆层202，因而所述复合支架200具有良好的生物相容性；并且能够使所述细胞300良好的附着于所述复合支架200，提高所述细胞300的活性，延长所述细胞300的寿命，进而提高所述微囊10的缓释效果。
请一并参阅图5，本实施例还提供一种微囊10的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S10，提供一支架201；
S20，在所述支架201的表面包覆一涂覆层202得到一复合支架200，所述涂覆层202的材料为具有生物相容性的天然高分子材料；
S30，提供一中空的微囊本体100，并将所述复合支架200设置于所述微囊本体100内；以及
S40，向加载复合支架200的微囊本体100注入一含有细胞300的溶液。
在步骤S10中，所述支架201可进行一刻蚀处理的步骤，以使其表面变得粗糙，使得所述涂覆层202更容易涂覆，从而利于附着所述细胞300。该刻蚀所述支架201具体方法如下：
S101，提供一碱性溶液，将所述支架201浸泡于该碱性溶液中并持续一段时间；
S102，清洗并干燥所述支架201。
在步骤S101中，所述支架201可为PET等生物相容性材料。所述碱性溶液可为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、或氢氧化镁等。所述碱性溶液的浓度为2mol/L～6mol/L。浸泡的时间为30分钟～48小时，优选为1小时～24小时。本实施例中，所述支架201为PET，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，浓度为4mol/L，浸泡时间为1小时。
在步骤S102中，将经过碱液处理后的支架201用蒸馏水反复清洗。再将清洗后的支架201进行真空干燥。
在步骤S20中，所述在支架201的表面包覆一涂覆层202的方法具体包括以下步骤：
S21，提供一酸性溶液，将天然高分子材料加入该酸性溶液得到一高分子溶胀溶液；
S22，将所述支架201浸入所述高分子溶胀溶液，以在所述支架201的表面形成一胶体层；以及
S23，对所述支架201和所述胶体层进行真空干燥，以在所述支架201的表面形成一涂覆层202。
在步骤S21中，将天然高分子材料加入该酸性溶剂后并进行充分的搅拌以得到浓度均一的高分子溶胀溶液。所述酸性溶剂为醋酸或丙二酸等有机酸溶液。所述酸性溶剂的pH为1～4。所述天然高分子材料为胶原，壳聚糖，丝素蛋白，或角质蛋白等。所述高分子溶胀溶液的浓度为10-3g/mL～2g/mL。所述高分子溶胀溶液的粘度系数为1000mPa·s～4000mPa·s。
在步骤S22中，将所述支架201浸泡于所述高分子溶胀溶液一段时间之后取出，从而在所述支架201的表面形成所述胶体层。其中，浸入的时间为10分钟～2小时。本实施例中，浸泡的时间为30分钟，真空干燥的温度为30℃。
在步骤S23中，通过真空干燥使得所述胶体层中的溶剂挥发，从而得到所述涂覆层202。所述真空干燥的温度为30℃～32℃。
可以理解，步骤S23中真空干燥所述胶体层的步骤可为冷冻干燥，即先将所述胶体层中的溶剂由液态变为固态，然后将该固态的溶剂升华为气态。从而使得所述涂覆层202的表面形成多个开孔203。
可以理解，在步骤S21之后，步骤S22之前，可包括一对所述高分子溶胀溶液除气泡的步骤，从而在所述支架201的表面形成完整的涂覆层202。该除气泡的步骤具体为将所述高分子溶胀溶液在真空环境下静置一段时间，其中，静置的时间为1分钟～10分钟。本实施例中，所述静置的时间为5分钟，真空环境的真空度为0Pa。
在步骤S30中，将所述复合支架200设置于所述微囊本体100内的方法具体为：首先，将数个复合支架200纺制成纤维丝；然后将通过一针引导所述纤维丝沿微囊本体100的轴向设置于所述微囊本体100中。将数个复合支架200制成纤维丝的方法可为将数个复合支架200加捻成纱线或者将数个复合支架200扭曲成纤维丝，所述复合支架200的数目为10个～50个，所述复合支架200的直径为5微米～50微米，所述复合支架200的长度小于1厘米。所述针具有一针眼，该针眼的孔径大于所述复合支架200的直径。所述微囊本体100加载复合支架200后具有一剩余空间，以便注入细胞300。该剩余空间的体积为0.5微升～2微升。本实施例中，将10个纤维丝制成所述复合支架200，所述针眼的孔径为100微米～200微米，所述微囊本体100的材料为PES，内径为230微米，微囊壁102的厚度为200微米，所述剩余的空间为1微升。
在步骤S40中，所述向加载复合支架200的微囊本体100注入含有细胞300的溶液的方法具体为：先将所述微囊本体100的一端封口，然后将所述含有细胞300的溶液用一微量注射器注射入微囊本体100中，最后将所述微囊本体100的另一端封口。其中，所述含有细胞300的溶液的注入量为0.5微升～1微升。本实施例中，所述含有细胞300的溶液的注入量为1微升。将所述微囊本体100的一端封口的步骤具体为：在所述微囊本体100的一端涂抹植入级医用胶，然后用紫外灯进行光固化以封口，然后将所述微囊本体100进行电子束灭菌。所述植入级医用胶为聚氨酯丙烯酸酯。
所述含有细胞300的溶液是指细胞300、细胞培养液及胎牛血清的混合溶液。所述细胞培养液为含有氨基酸及维生素等的培养液，比如Eagle培养液(Eagle’sMinimumEssentialMedium)、DMEM培养液(DulbecoEagle’sMinimumEssentialMedium)等。所述细胞300为正常的活细胞。所述细胞300的浓度为2×102个/微升～5×105个/微升。本实施例中，所述细胞培养液为Eagle培养液，所述细胞300的浓度为5×105个/微升。可以理解，为提高所述细胞300的活性，在所述细胞300在注入之前，可对所述细胞300进行复苏培养以及传一代后继续培养。该经过传一代后培养的细胞300具有良好的生命活性，能够稳定的分泌活性因子。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种微囊，其包括一微囊本体和一细胞，所述微囊本体具有一中空的封闭空间，所述微囊本体包括多个微孔，其特征在于，包括一复合支架设置于所述微囊本体的封闭空间内，所述复合支架包括一支架和一包覆所述支架的涂覆层，所述涂覆层的材料为具有生物相容性的天然高分子材料，所述细胞附着于所述复合支架上。
2.如权利要求1所述的微囊，其特征在于，所述天然高分子材料为胶原、壳聚糖、丝素蛋白、或角质蛋白。
3.如权利要求1所述的微囊，其特征在于，所述细胞附着于所述涂覆层的表面。
4.如权利要求3所述的微囊，其特征在于，所述涂覆层包括多个开孔，所述细胞附着于所述开孔中。
5.如权利要求1所述的微囊，其特征在于，所述微孔的直径为5纳米～15纳米。
6.如权利要求1所述的微囊，其特征在于，所述支架的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈或聚酰胺。
7.一种微囊的制备方法，其包括以下步骤：
提供一支架，并对支架进行刻蚀，使其表面变得粗糙；
将支架浸入高分子溶胀溶液中，在支架的表面形成一胶体层，对支架和胶体层进行冷冻干燥，在所述支架的表面包覆一涂覆层得到一复合支架，所述涂覆层的材料为具有生物相容性的天然高分子材料；
提供一中空的微囊本体，并将所述复合支架设置于所述微囊本体内，该微囊本体包括一微囊壁以及一由微囊壁围成的中空空间，该微囊本体的材料为生物相容性材料；以及
向微囊本体内注入一含有细胞的溶液。
8.如权利要求7所述的微囊的制备方法，其特征在于，所述对支架进行蚀刻的方法为采用碱性溶液对所述支架进行刻蚀，具体的步骤为：将所述支架浸泡于所述碱性溶液中，所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、或氢氧化镁，所述碱性溶液的浓度为2mol/L～6mol/L，浸泡的时间为30分钟～48小时。
9.如权利要求7所述的微囊的制备方法，其特征在于，所述高分子溶胀溶液的制备方法为，提供一酸性溶液，将天然高分子材料加入该酸性溶剂得到一高分子溶胀溶液，所述酸性溶剂为醋酸或丙二酸，所述高分子材料为胶原，壳聚糖，丝素蛋白，或角质蛋白，所述高分子溶胀溶液的浓度为10-3g/mL～2g/mL；并且所述涂覆层的表面包括多个开孔。
10.如权利要求9所述的微囊的制备方法，其特征在于，在将支架浸入所述高分子溶胀溶液之前还包括一对所述高分子溶胀溶液在真空环境下除气泡的步骤。
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