CN105238691A - 一种用于人工角膜重建的细胞种植模型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于人工角膜重建的细胞种植模型，包括一用于细胞种植的载体支架以及一用于支撑所述载体支架的支撑壳体。本发明所设计的模型通过将载体支架先固定于硅胶材质的支撑壳体中，然后再置于培养皿中进行细胞种植，支撑壳体对载体支架尤其是薄层支架具有良好的支撑作用，可使种植过程中载体支架不易发生移位、蜷曲。

Description

一种用于人工角膜重建的细胞种植模型
技术领域
本发明涉及医疗研究技术领域，具体涉及一种用于组织工程人工角膜重建时，在任意载体支架上种植角膜内皮细胞和/或角膜上皮细胞的模型
背景技术
角膜是位于眼睛最前端的透明组织，由上皮细胞层、基质层和内皮细胞层构成。角膜上皮细胞(cornealepithelialcells)由于其特殊位置和结构，很容易受到微生物入侵、机械创伤、化学烧伤和热力烫伤等。角膜缘干细胞(corneallimbalepithelialcells)是角膜上皮细胞更新及再生的源泉。很多严重的眼表疾病如Stevens-Johnson综合征和眼瘢痕性类天疱疮、眼部感染和外伤等都会导致角膜缘干细胞缺乏，进而导致角膜上皮失去再生和修复能力而致盲。角膜最内层由单层角膜内皮细胞(cornealendothelialcells)组成，其物理屏障和离子泵功能对于维持角膜正常厚度、半脱水状态及透明性至关重要，内皮细胞密度必须保持在临界值400-500个/mm2以上才能维持角膜的通透性。1，2由于体内角膜内皮细胞在体内增殖受限，角膜内皮层损伤修复的主要方式为内皮细胞体积增大和周边的细胞迁移，损耗过多会导致角膜水肿、透明性下降进而影响视功能，甚至导致角膜内皮盲。3据世界卫生组织的统计，每年全世界有490万患者因为角膜疾病而致盲。对于这部分病人，角膜移植是唯一的治愈手段。在中国这个人口大国，眼病盲约有1233万人，占全世界盲人总数的18％，是世界上盲人最多的国家。其中，角膜病是我国的第二大致盲眼病，角膜盲是我国目前最难解决的瓶颈，患者超过300万人，且每年新增20万人，但受到供体角膜材料的短缺及供体角膜细胞低质量等因素的制约，现在每年仅约1万人能通过角膜移植手术得到复明。4
近5年，我国在角膜病的基础和临床方面的研究已取得较大成绩，尤其在组织工程角膜研究方面，临床研究已取得了较好的初步效果。组织工程角膜重建为角膜盲患者带来了新的希望。重建的关键是利用种子细胞以及载体支架构建完成人工角膜。目前种子细胞的获取已相当成熟，以各种材料为载体支架进行角膜细胞培养与移植的实验研究开展广泛。5-8但是，现阶段并没有成熟并规范的细胞种植模型。大部分研究是将载体支架直接放置于培养皿中进行细胞种植。使用这个种植方法在支架表面种植细胞时细胞易发生移行，生长至载体支架的另一面，无法保证细胞的纯度；并且在夹取操作时易损伤支架表面的角膜细胞，导致体内细胞密度下降。9，10另外，载体支架为了保持极佳的透明度及适宜的机械属性，多数都具有硬度不够，种植细胞及移植操作困难的缺点。特别是进行成分角膜移植时，因为仅对部分厚度的角膜进行重建，所以所需的载体支架厚度非常薄，内皮重建时支架厚度仅为100μm。在如此脆弱的载体支架上进行细胞种植操作显得格外困难。对支架的夹取、翻转等处理都极易损伤表面的细胞甚至支架本身。而种植细胞的效果会直接影响人工角膜在体内移植的治疗效果。即使是使用了优良的种子细胞，如果种植过程中细胞纯度和密度达不到要求，均会导致移植的失败。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种新型的的细胞种植模型，以避免载体支架在细胞种植过程中发生的移位、蜷曲问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种用于人工角膜重建的细胞种植模型，包括一用于细胞种植的载体支架以及一用于支撑所述载体支架的支撑壳体。
本发明的进一步改进在于，所述支撑壳体包括一第一管体与一第二管体，所述载体支架的外缘形成一固定区域，所述固定区域夹紧固定于所述第一管体与所述第二管体的管口之间，所述载体支架正对所述第一管体的表面形成一第一种植面，所述载体支架正对所述第二管体的表面形成一第二种植面。
本发明的进一步改进在于，所述支撑壳体进一步包括一第三管体，所述第三管体套设于所述第一管体与所述第二管体外侧，且包覆固定于所述固定区域。
本发明的进一步改进在于，所述载体支架与所述支撑壳体置于一培养皿内。
本发明的进一步改进在于，所述固定区域为一封闭环形区域。
本发明的进一步改进在于，所述封闭环形区域的宽度为1-2mm。
本发明所设计的模型通过将载体支架先固定于硅胶材质的支撑壳体中，然后再置于培养皿中进行细胞种植，支撑壳体对载体支架尤其是薄层支架具有良好的支撑作用，可使种植过程中载体支架不易发生移位、蜷曲，且通过第一管体与第二管体的隔离使得种植的细胞也无法移行至载体支架的另一种植面，能保证种植细胞的密度和纯度。同时，此模型构建的人工角膜具有1-2mm的环形固定区域，其在后续操作中可以作为操作区，夹取等操作可通过环形固定区域完成，不易损伤表面种植的角膜细胞。更重要的是，通过对此种植模型进行简单地翻转，即可同时完成角膜内皮和角膜上皮的种植。整个过程不用单独操作载体支架，对种植的细胞干扰小，成功率高。
附图说明
图1为本发明细胞种植模型的组装结构示意图。
图2为本发明细胞种植模型的结构分解示意图。
图3为本发明细胞种植模型的操作过程示意图。
具体实施方式
为利于对本发明的工作原理的了解，以下结合附图及实施例进行说明。
参照图1、2所示，本发明的用于人工角膜重建的细胞种植模型1主要包括一载体支架10以及一支撑壳体20，其中：
载体支架10用于细胞种植，其包括一第一种植面11与一第二种植面12，位于第一种植面11与第二种植面12的外缘设有一封闭的环形固定区域13，作为本发明的较佳实施方式，该封闭的环形固定区域13宽度设计为1-2mm。
支撑壳体20用于支撑载体支架10，其包括第一管体21，一第二管体22以及一第三管体23，上述的固定区域13夹设固定于述第一管体21与所述第二管体22的管口之间从而对载体支架10形成支撑作用，使之不会发生移位、蜷曲，且保持第一种植面11与一第二种植面12成型，第一种植面11正对第一管体21，第二种植面12正对第二管体22；进一步的，第三管体23套设于所述第一管体21与所述第二管体22外侧，且包覆固定于所述固定区域13；作为本发明的较佳实施方式，该第一管体21，第二管体22以及第三管体23采用硅胶材质。
配合图3所述，本发明细胞种植模型1在操作时，首先将支撑载体支架10夹紧固定于第一管体21，第二管体22以及第三管体23上，然后将支撑载体支架10连同支撑壳体20一起置于一培养皿30中，放置方式为先将第二管体22朝下，使其管口支撑于培养皿30的底部；然后，在第一管体21中滴入培养基质40，在第一种植面11上进行角膜内皮细胞50的种植；待种植后5-7天，对该细胞种植模型1进行翻转，使第一管体21朝下且支撑于培养皿30的底部，此时在第二管体22中滴入培养基质40，在第二种植面12上进行角膜上皮细胞60的种植。
本发明使用硅胶管模型对载体支架进行固定后再进行细胞种植，可对各种支架尤其是薄层支架起到良好的支撑作用，种植过程中载体支架不易发生移位、蜷曲；且因为硅胶管的阻隔作用，种植的细胞将无法移行至载体支架的另一面，保证了细胞的纯度。同时，因为硅胶管固定区域的载体支架上不会有细胞的种植，此模型构建的人工角膜将具有1-2mm的圆环形操作区，夹取及移植操作时可通过环形去进行，而不易损伤表面种植的角膜细胞。更重要的是，通过对此种植模型简单地翻转，即可先后完成角膜内皮和角膜上皮在支架上的共同种植。整个过程不用夹取操作载体支架，对种植细胞的干扰小，成功率高。真正具有种植效果良好、制作简单方便、经济实用、成本低廉、结构简单的优点。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (7)

1.一种用于人工角膜重建的细胞种植模型，其特征在于包括一用于细胞种植的载体支架以及一用于支撑所述载体支架的支撑壳体。
2.如权利要求1所述的细胞种植模型，其特征在于：所述支撑壳体包括一第一管体与一第二管体，所述载体支架的外缘形成一固定区域，所述固定区域夹紧固定于所述第一管体与所述第二管体的管口之间，所述载体支架正对所述第一管体的表面形成一第一种植面，所述载体支架正对所述第二管体的表面形成一第二种植面。
3.如权利要求2所述的细胞种植模型，其特征在于：所述支撑壳体进一步包括一第三管体，所述第三管体套设于所述第一管体与所述第二管体外侧，且包覆固定于所述固定区域。
4.如权利要求1所述的细胞种植模型，其特征在于：所述载体支架与所述支撑壳体置于一培养皿内。
5.如权利要求2所述的细胞种植模型，其特征在于：所述固定区域为一封闭环形区域。
6.如权利要求2所述的细胞种植模型，其特征在于：所述封闭环形区域的宽度为1-2mm。
7.如权利要求1所述的细胞种植模型，其特征在于：支撑壳体为硅胶材质。
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