CN113713174A - 人工血管的制备方法及人工血管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种人工血管的制备方法及人工血管,涉及生物材料的技术领域,包括:使脱细胞基质水溶液干燥成型,得到人工血管。本发明解决了人工血管制备成本高、耗时长、工艺或装置复杂以及化学试剂残留的技术问题,达到了人工血管制备成本低廉、耗时短、制备工艺简便易行、易于大规模生产且无任何化学试剂残留的技术效果。

Description

人工血管的制备方法及人工血管
技术领域
本发明涉及生物材料技术领域,尤其是涉及一种人工血管的制备方法及人工血管。
背景技术
血管疾病(如动脉粥样硬化和血管瘤)导致的血管病变往往需要进行血管更换手术(如动脉搭桥手术),一般情况下,为了避免免疫排斥反应,所采用的供体血管往往是病人的自体血管。然而,可作为供体血管的部位毕竟有限,这就导致了需要多次手术的病人往往没有合适的自体血管可取,因此,人工血管就具有重大的研究意义和市场价值。
目前,医用的人工血管一般都是有机合成的聚合物材料,但研究发现,在直径小于6mm的小口径血管移植中,有机合成的聚合物人工血管往往会导致血栓、快速内膜增生以及炎症反应等不良反应。因此,一些研究者尝试利用生物来源的材料来制作人工血管,而人体血管的主要成分是胶原蛋白,所以在可供选择的生物材料中,以胶原蛋白为主要成分的动物(如鱼、猪和牛)或人体组织脱细胞基质就受到了极大的关注。因其不含有毒有害物质,且在体内易降解吸收,已被广泛应用于实验室研究中,并已有动物实验和临床实验证明了动物来源的脱细胞基质具有良好的生物相容性,并可以促进组织再生,其在组织再生领域具有良好的应用前景和市场价值。
然而,由于脱细胞基质的机械性能较差,所以一般都是以软的水凝胶的形式用于体外细胞的三维培养,或以水溶液的形式注射入体内进行组织修复。为了获得具有较强机械性能的以脱细胞基质或胶原蛋白为主要成分的人工血管,目前主要有以下几个研究方向:一种方法是采用静电纺丝技术和化学交联的方法,将脱细胞基质或胶原蛋白溶于有机溶剂中,然后利用静电纺丝技术(如CN 109475606 A)将其制备成管状,再使用交联剂(如戊二醛和聚磷酸钠)处理以增强其机械性能,所得到的支架可用于细胞培养或组织工程,而这种方法的缺点是残留的有机溶剂会产生生物相容性的问题,且化学交联剂会改变胶原蛋白的生物学特性,导致其难以被细胞降解,影响细胞与生物材料的相互作用,从而限制了组织重构和再生,或借助某些有机合成聚合物的较强机械性能,将胶原蛋白与这些聚合物混合于有机溶剂中,再利用静电纺丝等方法将其加工成管状,这样的支架也存在有机溶剂残留的问题,且有机合成聚合物及其降解产物可能会导致炎症反应等健康风险;另一种方法是采用体外细胞培养的方法,将人的细胞在体外管状支架中进行长期培养(数月时间),由细胞分泌产生的胶原蛋白形成致密的结构从而提高其机械性能,然后经过脱细胞处理,获得以胶原蛋白为主要成分的人工血管,这种方法的缺点是:(1)成本高,耗费大量细胞培养基;(2)装置复杂,需要特制的体外循环和力学刺激装置;(3)耗时长,通常需要2-3个月时间;还有一种研究较多的是利用动物体内在异物表面形成纤维组织的特性来形成人工血管,将圆柱状移植物移植入动物体内(通常是皮下移植),经过数周后,在圆柱状移植物周围形成一层以成纤维细胞和胶原蛋白为主要成分的纤维化组织,将之取出并进行脱细胞处理,仅留下以胶原蛋白为主要成分的人工血管支架,这种方法的缺点是:(1)成本高,动物手术和护理费用较高;(2)耗时长,需要1个月以上时间。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种人工血管的制备方法,其成本低廉、耗时短、工艺简便易行、易于大规模生产且在制备过程中不使用任何化学试剂。
本发明的目的之二在于提供一种人工血管,不仅具有较高的机械性能,还具有生物相容性好的特点,在人体内易被细胞降解,有利于细胞进入人工血管进行组织重构和再生。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
第一方面,一种人工血管的制备方法,包括以下步骤:
使脱细胞基质水溶液干燥成型,得到人工血管。
进一步的,所述制备方法包括以下步骤:
使脱细胞基质水溶液在第一模具中冰冻成型后干燥,得到人工血管;
所述第一模具具有内容腔,且内部穿设有转轴,所述转轴的延伸方向与模具轴线重合。
进一步的,所述制备方法包括以下步骤:
使第二模具的表面附着有脱细胞基质水溶液,干燥后,再次附着脱细胞基质水溶液,然后再次干燥,重复若干次,得到人工血管;
所述第二模具包括棒状模具。
进一步的,所述制备方法包括以下步骤:
将脱细胞基质水溶液置于第三模具内部,干燥,得到人工血管;
所述第三模具包括空心柱状模具。
进一步的,所述制备方法包括以下步骤:
干燥脱细胞基质水溶液,得到脱细胞基质薄膜;
将所述脱细胞基质薄膜置于缓冲液中孵育,得到孵育后的脱细胞基质薄膜;
将所述孵育后的脱细胞基质薄膜固定在第二模具上,干燥,得到人工血管;
进一步优选地,所述固定的方式包括将所述孵育后的脱细胞基质薄膜卷于第二模具上。
进一步的,所述缓冲液包括DMEM细胞培养基、F12细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、1640细胞培养基、生理盐水以及PBS缓冲液中的至少一种;
进一步优选地,所述孵育的时间在1h以上。
进一步的,所述制备方法还包括以下步骤:
将所述人工血管置于缓冲液中孵育,得到孵育后的人工血管;
进一步优选地,所述缓冲液包括DMEM细胞培养基、F12细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、1640细胞培养基、生理盐水以及PBS缓冲液中的至少一种;
进一步优选地,所述孵育的时间在1h以上。
进一步的,所述脱细胞基质水溶液的蛋白质浓度为0.1~20mg/ml;
进一步优选地,干燥温度为0~37℃。
进一步的,干燥的方式包括烘干和/或吸水干燥;
进一步优选地,所述吸水干燥包括利用吸水材料进行吸水干燥;
进一步优选地,所述吸水材料包括硅胶、CaCl2、CaO、NaOH、Fe、LiBr、LiCl以及Al2O3中的至少一种。
第二方面,一种人工血管,是由上述任一项所述的制备方法制备得到的。
与已有技术相比,本发明至少具有如下有益效果:
本发明所提供的人工血管的制备方法,其在制备人工血管的过程中不使用任何的化学交联剂、固定剂、有机试剂或有机合成聚合物,仅使用脱细胞基质的水溶液,使其水分缓慢挥发进而干燥成型,得到致密的脱细胞基质的人工血管,极大提高了其机械性能,并具有与天然血管相似的显微结构。本发明将脱细胞基质的水溶液缓慢干燥成型,脱细胞基质在疏水相互作用、氢键和静电相互作用等物理作用力的共同作用下,其中的胶原蛋白质分子间形成有序的紧密连接,从而形成与天然血管相似的致密的平行排列的胶原片层结构,提高了其机械性能。同时,本发明的制备方法成本低廉、耗时短、简便易行、易于大规模生产。
本发明所提供的人工血管较好地保留了胶原蛋白质的生物学特征,具生物相容性好、与天然血管相似的显微结构以及较强机械性能等特点,在人体内易被细胞降解,有利于细胞进入人工血管促进血管组织的重构和再生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施方式提供的利用第一模具使脱细胞基质水溶液干燥成型制备人工血管的流程图;
图2为本发明一种实施方式提供的利用第二模具使脱细胞基质水溶液干燥成型制备人工血管的流程图;
图3为本发明一种实施方式提供的利用第三模具使脱细胞基质水溶液干燥成型制备人工血管的流程图;
图4为本发明一种实施方式提供的利用第二模具使孵育后的脱细胞基质薄膜干燥成型制备人工血管的流程图;
图5为本发明一种实施方式提供的脱细胞基质浓缩测试图;
图6为本发明一种实施方式提供的重复干燥浓缩1、2、4次的脱细胞基质人工血管的横截面扫描的电子显微镜图;
图7为本发明实验例得到的人工血管横截面扫描的电子显微镜图;
图8为本发明实验例得到的脱细胞基质薄膜(厚度为10μm)的拉伸前后对比图;
图9为本发明实验例得到的人工血管的生物相容性检测图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面,提供了一种人工血管的制备方法,包括以下步骤:
使脱细胞基质水溶液干燥成型,得到人工血管。
本发明的制备方法使脱细胞基质水溶液缓慢挥发水分进而干燥成型,脱细胞基质在疏水相互作用、氢键和静电相互作用等物理作用力的共同作用下,其中的胶原蛋白质分子间形成有序的紧密连接,从而形成与天然血管相似的致密的平行排列的胶原片层结构,提高了其机械性能。本发明的制备方法不依赖任何化学交联剂、固定剂、有机试剂或有机合成聚合物,且无需进行体外细胞培养或体内移植以获取致密排列的胶原纤维结构,也无需使用静电纺丝等复杂技术和大型仪器,而是通过脱细胞基质水溶液缓慢挥发水分干燥来提高人工血管的机械性能。同时,本发明的制备方法成本低廉、简便易行且易于大规模生产。
本发明所用的脱细胞基质可以是从所有动物和人的组织中分离得到的,动物和人的组织包括但不限于肾脏、心脏、胎盘、肌肉以及皮肤中的至少一种,动物的种类包括但不限于猪、牛、羊、狗以及鱼中的至少一种。
本发明的脱细胞基质水溶液是由常规方法制备得到的,例如将猪的肾脏组织进行脱细胞处理,得到脱细胞组织,再将此脱细胞组织溶解于消化液中,再过滤,得到均一溶液,之后再调节该溶液的pH值至中性,再去除其中的气泡,得到脱细胞基质水溶液。其中,上述去除气泡的方法包括但不限于在低温下离心或抽真空除气泡。
在一种优选的实施方式中,本发明的制备方法包括以下步骤:
使脱细胞基质水溶液在第一模具中冰冻成型后干燥,得到人工血管;
该第一模具具有内容腔,且内部穿设有转轴,其转轴的延伸方向与模具轴线重合。
一种利用第一模具使脱细胞基质水溶液干燥成型制备人工血管的典型方法,如图1所示,包括以下步骤:
模具冰冻成型:将脱细胞基质水溶液加入到第一模具中进行冰冻,得到冰冻后的脱细胞基质,其中,第一模具的外周为硅胶管且中心为特氟龙棒,而且特氟龙棒是可以从第一模具上拆除的;
脱水:将含有特氟龙棒的冰冻后的脱细胞基质从硅胶管中取出,将其水平放置,并与电机连接(也可以由多个脱细胞基质冰块与同一个电机相连),再一起置于干燥环境下缓慢脱水干燥,电机带动特氟龙棒和脱细胞基质冰块缓慢转动,使得水分缓慢挥发实现脱水干燥,形成致密的脱细胞基质人工血管。
图1中的各步骤:A是在第一模具中加入脱细胞基质水溶液;B是脱细胞基质水溶液冰冻后形成脱细胞基质冰块;C是将特氟龙棒和脱细胞基质冰块从硅胶管中取出;D是将脱细胞基质冰块水平放置,脱细胞基质冰块通过特氟龙棒与电机连接,再在37℃下的干燥箱内缓慢转动干燥水分;E是干燥后形成的人工血管的侧面图;F是干燥后形成的人工血管的横截面图;G是干燥后形成的人工血管的实物图。
本发明的脱细胞基质水溶液通过第一模具冰冻塑形再结合旋转蒸发的方法制备人工血管,脱细胞基质水溶液经冰冻后再干燥可以进一步提高所制备的人工血管的机械性能,工艺简单且高效,产品优秀率较高。本发明还可以将干燥后的脱细胞基质人工血管再次放入第一模具中,再往其中加入脱细胞基质水溶液,然后按照上述方法再次冰冻和转动干燥,重复若干次上述过程以增加人工血管的壁厚。
在一种优选的实施方式中,本发明的制备方法包括以下步骤:
使第二模具的表面附着有脱细胞基质水溶液,干燥后,再次附着脱细胞基质水溶液,然后再次干燥,重复若干次,得到人工血管;
该第二模具包括棒状模具。
一种利用第二模具使脱细胞基质水溶液干燥成型制备人工血管的典型方法,如图2所示,包括以下步骤:
将转动的特氟龙棒浸没于脱细胞基质水溶液中,再抬高使其脱离液面处于干燥环境下缓慢脱水干燥,干燥后的转动的特氟龙棒再次浸没于脱细胞基质水溶液中,再抬高使其脱离液面处于干燥环境下缓慢脱水干燥,重复若干次此过程,特氟龙棒经过反复浸没与脱水,其上会沉积一定厚度的致密的脱细胞基质材料,得到人工血管。
图2中的各步骤:A是特氟龙棒浸没于脱细胞基质水溶液中;B是浸没脱细胞基质水溶液后的特氟龙棒脱离液面使其表面水分缓慢挥发,得到人工血管。
本发明通过使特氟龙棒周期性间歇性浸没于脱细胞基质溶液中并结合旋转蒸发的方法制备人工血管,工艺简单且高效,产品优秀率较高。
在一种优选的实施方式中,本发明的制备方法包括以下步骤:
将脱细胞基质水溶液置于第三模具内部,干燥,得到人工血管;
该第三模具包括空心柱状模具。
一种利用第三模具使脱细胞基质水溶液干燥成型制备人工血管的典型方法,如图3所示,包括以下步骤:
将脱细胞基质水溶液加入到水平放置的空心管中,再在电机带动下使该空心管缓慢转动,使得脱细胞基质水溶液流遍整个空心管的内壁,干燥环境下缓慢脱水干燥,在空心管内壁会形成致密的脱细胞基质层,将其取出,得到人工血管。
图3中的各步骤:A是第三模具的两端或一端由中心有孔的圆片封闭,经小孔向第三模具内部加入脱细胞基质水溶液,通过电机带动第三模具旋转以挥发水分;B是脱细胞基质水溶液在第三模具内部缓慢干燥后形成的人工血管;C是第三模具通过不同的方式与电机相连。
本发明通过在第三模具的内壁盛装脱细胞基质水溶液,再结合缓慢旋转使其水分挥发,从而在第三模具的内壁形成致密的脱细胞基质薄膜,得到人工血管,工艺简单且高效,产品优秀率较高。本发明还可以往干燥后的带有人工血管的第三模具内再次加入脱细胞基质水溶液,然后按照上述方法再次转动干燥,重复若干次上述过程以增加人工血管的壁厚。
在一种优选的实施方式中,本发明的制备方法包括以下步骤:
干燥脱细胞基质水溶液,得到脱细胞基质薄膜;
将该脱细胞基质薄膜置于缓冲液中孵育,得到孵育后的脱细胞基质薄膜;
将该孵育后的脱细胞基质薄膜固定在第二模具上,干燥,得到人工血管;
其中,该固定的方式包括将所述孵育后的脱细胞基质薄膜卷于第二模具上。
在一种优选的实施方式中,本发明的缓冲液包括但不限于DMEM细胞培养基、F12细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、1640细胞培养基、生理盐水以及PBS缓冲液中的至少一种;
在一种优选的实施方式中,本发明孵育的时间在1h以上。
一种利用第二模具使孵育后的脱细胞基质薄膜干燥成型制备人工血管的典型方法,如图4所示,包括以下步骤:
制作脱细胞基质薄膜:将脱细胞基质水溶液置于干燥容器内缓慢干燥脱水,形成致密的脱细胞基质薄膜,得到脱细胞基质薄膜;
孵育:将脱细胞基质薄膜浸没于缓冲液中孵育1h以上,得到孵育后的脱细胞基质薄膜,其中,缓冲液为DMEM细胞培养基;
脱水:将孵育后的脱细胞基质薄膜用特氟龙棒卷成管状,再在干燥容器内缓慢干燥脱水形成致密的脱细胞基质管,从特氟龙棒取下,得到人工血管。
本发明通过将脱细胞基质薄膜在缓冲液中孵育后,再通过特氟龙棒制成管状结构,之后干燥脱水,得到人工血管,工艺简单且高效,产品优秀率较高。本发明可以通过控制孵育后的脱细胞基质薄膜卷于特氟龙棒上的层数来控制人工血管的壁厚。
需要说明的是,本发明中所提及的装置材料(如特氟龙棒、硅胶管等)也可以换成其他材料,如玻璃、聚碳酸酯等;本发明可以通过使用不同模具制成具有不同形状和尺寸的脱细胞基质的人工血管。
本发明的脱细胞基质水溶液干燥浓缩的压缩倍数见图5,其中,A是脱细胞基质水溶液的干燥浓缩示意图;B是干燥后的脱细胞基质薄膜的实物图;C是浓度为6mg/ml的脱细胞基质水溶液干燥前、后的厚度;D是脱细胞基质水溶液干燥后的厚度压缩倍数。
在一种优选的实施方式中,本发明将干燥后的脱细胞基质人工血管再次放入第一模具中,再往其中加入脱细胞基质水溶液,之后干燥,重复1、2、4次,分别得到人工血管,重复干燥1、2、4次后得到的人工血管的厚度见图6。由图6可以看到,本发明重复干燥的方法可以增加人工血管的厚度,控制其片层数目。
在一种优选的实施方式中,本发明的制备方法,还包括以下步骤:
将得到的人工血管置于缓冲液中孵育,得到孵育后的人工血管;
其中,该缓冲液包括但不限于DMEM细胞培养基、F12细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、1640细胞培养基、生理盐水以及PBS缓冲液中的至少一种;本发明孵育人工血管的时间在1h以上。
本发明将得到的人工血管再置于缓冲液中孵育,会进一步促进胶原蛋白分子间的交联,提高其整体的机械强度。
在一种优选的实施方式中,本发明脱细胞基质水溶液的蛋白质浓度为0.1~20mg/ml,其典型但非限制性的蛋白质浓度例如为0.1mg/ml、0.5mg/ml、1mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、20mg/ml。
在一种优选的实施方式中,本发明的干燥温度为0~37℃,其典型但非限制性的干燥温度例如为0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、37℃。
在一种优选的实施方式中,本发明干燥的方式包括但不限于烘干和/或吸水干燥;
其中,吸水干燥包括利用吸水材料进行吸水干燥;
其中,本发明吸水材料包括但不限于硅胶、CaCl2、CaO、NaOH、Fe、LiBr、LiCl以及Al2O3中的至少一种。
本发明可以利用鼓风式的恒温干燥箱对脱细胞基质水溶液进行干燥,也可以将脱细胞基质水溶液置于具有吸水性材料的密封容器中进行干燥。
根据本发明的第二个方面,提供了一种人工血管,其较好地保留了胶原蛋白质的生物学特征,具有生物相容性好、与天然血管相似的显微结构以及较强机械性能等的特点,在人体内易被细胞降解,可促进组织的重构和再生。
本发明的人工血管可以作为其他管状组织的替代物。
本发明的人工血管可长期保存备用,使用时只需将其浸泡在适当的溶液中即可。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明,实施例中的材料为根据现有方法制备而得,或直接从市场上购得。
实施例1
脱细胞处理:猪肾组织在无菌条件下进行脱细胞处理,得到脱细胞组织;
制备脱细胞基质水溶液:将得到的脱细胞组织置于消化液中,并在室温下搅拌,消化大约2天时间,再通过50μm滤膜过滤,除去絮状物,得到均一溶液,之后再利用1M NaOH溶液调pH值至中性,低温下离心去除气泡,得到脱细胞基质水溶液,其中,消化液的组成:1mg/ml胃蛋白酶溶液,0.01N HCl,双蒸水配制;离心条件为:4℃下500rpm离心10min;脱细胞基质水溶液的蛋白质浓度为6mg/ml;
制备人工血管:将脱细胞基质水溶液加入到管状模具中进行冰冻,得到冰冻后的脱细胞基质,其中,该管状模具的外周为硅胶管且中心为特氟龙棒,而且特氟龙棒是可以从模具上拆除的,外周的硅胶管的内径为20mm,中心的特氟龙棒的外径为6mm;
将含有特氟龙棒的冰冻后的脱细胞基质从硅胶管中取出,将其水平放置,并与电机连接,再一起置于37℃下的干燥容器中,电机带动特氟龙棒和脱细胞基质冰块缓慢转动,使得水分缓慢挥发,待干燥脱水后则形成致密的脱细胞基质,得到人工血管,将其重新放入上述模具中,加入脱细胞基质溶液,重复以上冰冻和干燥步骤,增加人工血管壁的厚度约为500μm。
实施例2
脱细胞处理:同实施例1;
制备脱细胞基质水溶液:将脱细胞处理得到的脱细胞基质冷冻干燥,再用粉碎机把冻干的脱细胞基质磨成粉末,获得脱细胞基质粉末;将脱细胞基质粉末置于消化液(消化液为0.5mg胃蛋白酶溶于1ml0.1M HCl)消化2天,用5M NaOH调节PH至7.0左右,加入1/10体积的10xPBS至终浓度为1xPBS,4℃下抽真空去除气泡,得到脱细胞基质水溶液,脱细胞基质水溶液的蛋白质浓度为6mg/ml;
制备人工血管:在37℃下的干燥容器中,将转动的外径为4mm的特氟龙棒周期性的浸没于脱细胞基质水溶液中,再抬高使其脱离液面处于干燥环境中使水分挥发,再重复此过程,反复浸没与脱水使得特氟龙棒上沉积一定厚度的致密的脱细胞基质材料,得到人工血管,厚度约为400μm。
实施例3
脱细胞处理:同实施例1;
制备脱细胞基质水溶液:同实施例1;
制备人工血管:将脱细胞基质水溶液加入到水平放置的内径为6mm的空心管中,再在电机带动下使得该空心管缓慢转动,使得脱细胞基质水溶液流遍整个空心管的内壁,在37℃下缓慢挥发水分干燥,在空心管内壁会形成致密的脱细胞基质层,再次加入新的脱细胞基质溶液,重复上述干燥步骤,得到人工血管,厚度约为500μm。
实施例4
脱细胞处理:同实施例1;
制备脱细胞基质水溶液:同实施例1;
制备人工血管:将脱细胞基质水溶液置于干燥容器内,液面高度为5mm,37℃缓慢干燥脱水,形成致密的脱细胞基质薄膜,得到脱细胞基质薄膜,其厚度约为10μm;
将上述10μm厚的脱细胞基质薄膜浸没于缓冲液中孵育1h以上,得到孵育后的脱细胞基质薄膜,其中,缓冲液为DMEM细胞培养基;
将孵育后的脱细胞基质薄膜用外径为2mm的特氟龙棒卷成管状,再在37℃干燥容器内缓慢干燥脱水,形成致密的脱细胞基质管,从特氟龙棒取下,得到人工血管,厚度约为200μm。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的干燥温度为0℃,其他步骤和参数均同实施例1,得到人工血管,壁厚约为500μm。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的干燥温度为10℃,其他步骤和参数均同实施例1,得到人工血管,壁厚约为500μm。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的干燥温度为20℃,其他步骤和参数均同实施例1,得到人工血管,壁厚约为500μm。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的脱细胞基质水溶液的蛋白质浓度为0.1mg/ml,其他步骤和参数均同实施例1,得到人工血管,壁厚约为500μm。
实施例9
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的脱细胞基质水溶液的蛋白质浓度为10mg/ml,其他步骤和参数均同实施例1,得到人工血管,壁厚约为500μm。
实施例10
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的脱细胞基质水溶液的蛋白质浓度为15mg/ml,其他步骤和参数均同实施例1,得到人工血管,壁厚约为500μm。
实验例
取实施例1提供的人工血管进行电子显微镜的横截面扫描,得到人工血管的横截面扫描电子显微镜图,标尺:10μm,如图7所示。
由图7分析可知,实施例1提供的脱细胞基质人工血管是由厚度为数百纳米的片层结构层层有序排列而构成的,形成较为致密的结构,这与天然血管的显微结构较为相似。
电子显微镜的横截面扫描条件:扫描电子显微镜型号为Jeol JSM-6390LV,电压为15kV,样品喷金参数为20mA,240s。
取实施例4提供的10μm厚的脱细胞基质薄膜,测试其拉伸性能,结果见图8。
由图8可以看出,本发明实施例4提供的厚度为10μm的脱细胞基质薄膜可以被拉伸至原始长度的150%,表明了其优良的耐拉伸性能和弹性。
取实施例1提供的人工血管进行生物相容性检测,得到生物相容性检测图,见图9。
由图9可以看到原代细胞可以在脱细胞基质薄膜上健康生长,表明了本发明提供的人工血管具有较好的生物相容性。
生物相容性检测条件:相差显微镜成像,10倍物镜,标尺为100μm。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种人工血管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
使脱细胞基质水溶液干燥成型,得到人工血管。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
使脱细胞基质水溶液在第一模具中冰冻成型后干燥,得到人工血管;
所述第一模具具有内容腔,且内部穿设有转轴,所述转轴的延伸方向与模具轴线重合。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
使第二模具的表面附着有脱细胞基质水溶液,干燥后,再次附着脱细胞基质水溶液,然后再次干燥,重复若干次,得到人工血管;
所述第二模具包括棒状模具。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将脱细胞基质水溶液置于第三模具内部,干燥,得到人工血管;
所述第三模具包括空心柱状模具。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
干燥脱细胞基质水溶液,得到脱细胞基质薄膜;
将所述脱细胞基质薄膜置于缓冲液中孵育,得到孵育后的脱细胞基质薄膜;
将所述孵育后的脱细胞基质薄膜固定在第二模具上,干燥,得到人工血管;
优选地,所述固定的方式包括将所述孵育后的脱细胞基质薄膜卷于第二模具上。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述缓冲液包括DMEM细胞培养基、F12细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、1640细胞培养基、生理盐水以及PBS缓冲液中的至少一种;
优选地,所述孵育的时间在1h以上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法,其特征在于,还包括以下步骤:
将所述人工血管置于缓冲液中孵育,得到孵育后的人工血管;
优选地,所述缓冲液包括DMEM细胞培养基、F12细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、1640细胞培养基、生理盐水以及PBS缓冲液中的至少一种;
优选地,所述孵育的时间在1h以上。
8.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法,其特征在于,所述脱细胞基质水溶液的蛋白质浓度为0.1~20mg/ml;
优选地,干燥温度为0~37℃。
9.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法,其特征在于,干燥的方式包括烘干和/或吸水干燥;
优选地,所述吸水干燥包括利用吸水材料进行吸水干燥;
优选地,所述吸水材料包括硅胶、CaCl2、CaO、NaOH、Fe、LiBr、LiCl以及Al2O3中的至少一种。
10.一种人工血管,其特征在于,由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2051092A1 (en) * 1990-09-12 1992-03-13 Stephen A. Livesey Method and apparatus for cryopreparation, dry stabilization and rehydration of biological suspensions
CN201029961Y (zh) * 2007-01-12 2008-03-05 清华大学 用于制备血管支架的模具
CN103705542A (zh) * 2013-12-04 2014-04-09 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心 一种脱细胞血管基质凝胶及其制备方法和应用
CN105999410A (zh) * 2016-05-05 2016-10-12 广州昕生医学材料有限公司 脱细胞组织基质复合材料及其制备方法
CN106075582A (zh) * 2016-06-27 2016-11-09 暨南大学 一种组织工程血管化支架及其构建方法
US20180126037A1 (en) * 2015-07-08 2018-05-10 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Decellularized organ-derived tissue engineering scaffolds
CN108699522A (zh) * 2016-01-13 2018-10-23 高等教育联邦系统-匹兹堡大学 血管细胞外基质水凝胶

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2051092A1 (en) * 1990-09-12 1992-03-13 Stephen A. Livesey Method and apparatus for cryopreparation, dry stabilization and rehydration of biological suspensions
CN201029961Y (zh) * 2007-01-12 2008-03-05 清华大学 用于制备血管支架的模具
CN103705542A (zh) * 2013-12-04 2014-04-09 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心 一种脱细胞血管基质凝胶及其制备方法和应用
US20180126037A1 (en) * 2015-07-08 2018-05-10 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Decellularized organ-derived tissue engineering scaffolds
CN108699522A (zh) * 2016-01-13 2018-10-23 高等教育联邦系统-匹兹堡大学 血管细胞外基质水凝胶
US20190015552A1 (en) * 2016-01-13 2019-01-17 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Education Vascular Extracellular Matrix Hydrogel
CN105999410A (zh) * 2016-05-05 2016-10-12 广州昕生医学材料有限公司 脱细胞组织基质复合材料及其制备方法
CN106075582A (zh) * 2016-06-27 2016-11-09 暨南大学 一种组织工程血管化支架及其构建方法

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