CN114191612A - 一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用 - Google Patents

一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114191612A
CN114191612A CN202111587601.3A CN202111587601A CN114191612A CN 114191612 A CN114191612 A CN 114191612A CN 202111587601 A CN202111587601 A CN 202111587601A CN 114191612 A CN114191612 A CN 114191612A
Authority
CN
China
Prior art keywords
extracellular matrix
pore structure
controllable
template
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111587601.3A
Other languages
English (en)
Inventor
朱美峰
孔德领
李雯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nankai University
Original Assignee
Nankai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nankai University filed Critical Nankai University
Priority to CN202111587601.3A priority Critical patent/CN114191612A/zh
Publication of CN114191612A publication Critical patent/CN114191612A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • A61L27/3633Extracellular matrix [ECM]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • A61L27/3629Intestinal tissue, e.g. small intestinal submucosa
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3683Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
    • A61L27/3687Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by the use of chemical agents in the treatment, e.g. specific enzymes, detergents, capping agents, crosslinkers, anticalcification agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56Porous materials, e.g. foams or sponges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/412Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/40Preparation and treatment of biological tissue for implantation, e.g. decellularisation, cross-linking

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用,首先,制备聚合物微球聚集体模板,其次,将组织进行脱细胞处理获得细胞外基质材料,并将其溶解以获得细胞外基质溶液;第三,将上述获得的细胞外基质溶液灌注于微球聚集体孔隙中,获得聚合物‑脱细胞基质复合材料;第四,冷冻干燥后交联中和;第五,聚合物模板洗脱,即可获得孔结构可控的细胞外基质支架材料。该方法材料制备周期短,基质成分可控、力学可控。

Description

一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种组织工程支架材料制备技术领域,具体涉及一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用。
背景技术
支架材料能够为细胞提供仿生微环境,调控细胞迁移、增殖和分化等多种行为,可用于负载细胞或引导组织原位再生。理想的组织工程支架材料应具备以下几个条件:良好的生物相容性、可控的孔结构、高的孔隙率和连通性、可降解性、可负载生物大分子并维持其活性等。一般来说,支架须具有适当的孔结构,以促进营养物质的传输和毛细血管的形成,以及细胞的生长和浸润。球状多孔且高度连通的支架具有较高的表面积,可为细胞提供足够多的粘附位点,同时其高度连通的孔结构可保证充足的氧气和营养物质的运输以及代谢废物的排出。此外,其它因素如支架材料的生物相容性、合适的降解性以及足够的力学强度等对移植细胞的存活和组织修复也至关重要。
源于天然组织脱细胞的细胞外基质材料,具有良好的生物相容性,且含有多种天然成分,如胶原、蛋白多糖、弹性蛋白、纤维粘连蛋白、层粘连蛋白等。根据组织、器官及种属的来源不同,其基本结构成分也有所不同。脱细胞基质材料保留了部分天然组织中的大部分重要生物活性物质,如纤维结合蛋白、硫酸软骨素、VEGF、TGF-β、EGF及BMP-4等。这些生物活性物质在支架材料植入体内后,随着材料降解缓慢释放,参与调节多种与组织修复密切相关的细胞的迁移、增殖和分化,在促进组织修复、重建与血管再生方面发挥重要作用。
之前申请的专利和研究报道中,利用动物皮下埋植方法结合微球模板沥滤的方法制备了具有可控孔结构的细胞外基质材料。然而,该方法需要将可牺牲微球模板置于动物皮下进行细胞化培养,然后进行模板和细胞洗脱处理,制备周期较长(约8周)。另外,制备的材料成分不具有组织特异性,干细胞分化和组织再生促进效果有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用,以解决现有技术中存在材料制备周期长,材料成分不可控的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
技术方案一:一种孔结构可控的细胞外基质支架,以聚合物微球模板为骨架材料,将细胞外基质溶液负压灌入微球模板孔隙中,冷冻干燥后进行交联,再洗脱除去聚合物微球模板材料,即得孔结构可控的细胞外基质支架。
进一步地,所述聚合物微球模板是以生物可降解高分子为原料,通过乳化溶剂挥发法制备成聚合物微球,然后在聚四氟乙烯模具中加热处理得到的。
进一步地,所述原料选自合成高分子聚乳酸(PLA)、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚L-丙交酯-己内酯(PLCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚氨酯(PU)中的一种或几种。
进一步地,所述乳化溶剂挥发法中乳化剂为聚乙烯醇,溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷;所述加热处理温度为40-200℃,时间为30-60min。
进一步地,所述脱细胞基质溶液是由动物不同组织进行脱细胞处理,以去除抗原,再经醋酸溶液溶解制得的。
进一步地,所述组织来源为人工饲养动物的组织或器官,包括:脑、心脏、肝脏、脾脏、肺、肾、肌肉、皮肤、脑膜、膈膜、羊膜、心包膜、心脏瓣膜、小肠粘膜下层、肌肉、血管、肌腱、韧带、软骨、食道、胃、神经和膀胱。所述人工饲养动物包括牛、猪、狗、羊、兔子、大鼠、小鼠。
技术方案二:一种孔结构可控的细胞外基质支架的制备方法,包括以下步骤:
将脱细胞基质溶液灌注到聚合物微球模板孔隙之中,冷冻后进行冷冻干燥,然后将冷冻干燥的复合物置于交联剂中进行交联过夜,取出后无菌水洗涤以去除残留的交联剂,梯度乙醇脱水,再置于二氯甲烷中振荡除去聚合物模板,得到孔结构可控的细胞外基质支架。
进一步地,所述冷冻温度为-20℃~-100℃,时间为12-48h,所述冷冻干燥温度为-10℃~-100℃,时间为24-72h。
进一步地,所述交联剂为(1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺)和N-羟基琥珀酰亚胺按质量比4:1的比例混合,戊二醛和多聚甲醛的一种或几种。
进一步地,可以通过控制微球尺寸来控制细胞外基质支架孔径大小,同时也可以通过控制微球之间粘接程度来控制支架的连通度。
技术方案三:一种所述的孔结构可控的细胞外基质支架在制备组织工程支架材料中的应用。
该细胞外基质支架材料可用于干细胞移植和组织原位再生。
与现有技术相比,本发明的主要优势如下:
1、本发明避免了利用动物皮下埋植的方法,原材料可直接取自市场上购买的动物组织或器官,大大缩短了材料制备周期短;
2、本发明可通过使用不同组织来源的细胞外基质材料构建具有组织特异性的多孔细胞外基质材料,从而可用于响应组织的损伤修复。
3、本发明可以通过控制聚合物微球聚集体支架的微球粒径的大小、热熔时间长短来控制细胞外基质支架孔径尺寸和连通度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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为不同工艺方法制备的细胞外基质支架材料扫描电镜图片;其中,A为没有利用聚集体模板致孔的细胞外基质微观结构图,B为利用微球模板沥滤结合皮下埋植技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质微观结构图;C为利用微球模板沥滤结合细胞外基质溶液灌注技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质微观结构图;
图2为不同细胞外基质支架材料进行大鼠皮下埋植2周后H&E染色图;其中,A为没有利用聚集体模板致孔的细胞外基质材料;B为利用微球模板沥滤结合皮下埋植技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质;C为利用微球模板沥滤结合细胞外基质溶液灌注技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质材料;
图3为不同细胞外基质支架材料进行大鼠皮下埋植2周后CD206抗体免疫荧光染色图;其中,A为没有利用聚集体模板致孔的细胞外基质材料;B为利用微球模板沥滤结合皮下埋植技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质;C为利用微球模板沥滤结合细胞外基质溶液灌注技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质材料;
图4为不同细胞外基质支架材料联合骨髓间充质干细胞修复裸鼠下肢缺血模型一个月后多普勒超声显示血流通畅情况;其中,A为没有利用聚集体模板致孔的细胞外基质材料;B为利用微球模板沥滤结合皮下埋植技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质;C为利用微球模板沥滤结合细胞外基质溶液灌注技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质材料。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式,并非用于限制本发明。另外,对于本发明中的数值范围,应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料,但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入,用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时,以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下,可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化,这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
本发明所用组织均为市场上购买。
实施例1
以PCL微球聚集体为模板制备可控孔结构的猪肝脏脱细胞基质支架
聚己内酯(PCL)微球模板制备:采用乳化溶剂挥发法制备PCL微球。称取10.0g分子量为80000的PCL,加入到200mL二氯甲烷中,室温搅拌溶解至澄清,制得浓度为50g/L的PCL溶液。将得到的PCL溶液加入到1800mL的质量分数为2%的聚乙烯醇(PVA)溶液中,在1000rpm条件下搅拌,室温下挥发去除二氯甲烷,静置沉淀收集底部微球,蒸馏水洗涤5次去除残余PVA,将收集的微球粒子冷冻干燥得到PCL微球,随后用不同目数的筛网过滤,从而获得直径不同的PCL微球(直径范围:40-500μm)。分别将0.5g直径不同的PCL微球置于聚四氟乙烯板上直径为1.0cm,高度为0.8cm的圆孔中,在70℃条件下恒温加热1h,使微球间相互粘接熔融,得到PCL微球聚集体。
猪肝脏脱细胞溶液的制备:将购买的新鲜猪肝冲洗干净后,切成厚度为1mm的薄片,装入1L的试剂瓶中,加入无菌水置于摇床震荡洗涤,洗至无血水后,将肝脏浸泡于质量分数为0.1%的过氧乙酸溶液内,室温摇床消毒2h后,用无菌水摇床清洗3次,每次1h;随后将肝脏组织浸泡于1%(w/v)十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中,室温摇床振荡48h,然后用无菌水将SDS洗涤干净;最后将组织放入含有6.25U/mL脱氧核糖核酸酶I和1U/mL核糖核酸酶A的PBS(pH=7.4)缓冲液中,于37℃摇床搅拌24h以去除核酸。将所得脱细胞的肝脏组织冷冻干燥24h后,按比例将细胞外基质溶于0.01mol/L的醋酸溶液中,搅拌过夜,即可制得脱细胞的猪肝脏溶液。
PCL微球聚集体-猪肝脏脱细胞基质复合物的制备:将上述得到的脱细胞的猪肝脏溶液充分灌注到含有PCL微球聚集体的聚四氟乙烯模具中,随后将模具置于-20℃冰箱冷冻12h后,再用冷冻干燥机冷冻24h,即可获得微球聚集体-脱细胞基质复合物。
PCL微球聚集体-猪肝脏脱细胞基质复合物的交联:量取体积分数为80%的乙醇溶液100mL,加入质量比为4:1的EDC和NHS(分别为0.3g和0.075g),得到交联溶液。将冷冻干燥所得的复合物置于交联液中4℃交联过夜,取出后用无菌水洗涤以去除残留的交联剂。
可控孔结构的多孔猪肝脏脱细胞基质支架的制备:将上述交联后的复合物依次用梯度乙醇(体积分数为70%、80%、90%、100%)分别脱水30min后,置于二氯甲烷中振荡48h,每12h换液一次,以除去聚合物模板,从而得到具有高度连通的可控孔结构的猪肝脏细胞外基质支架材料,最后环氧乙烷灭菌备用。
实施例2
以PLA微球聚集体为模板制备具有可控孔结构的猪小肠粘膜脱细胞基质支架
PLA微球制备:称取8.0g分子量为200000的PLA,加入到200mL三氯甲烷中,室温搅拌溶解至澄清,制得浓度为40g/L的PLA溶液。将上述PLA溶液加入到1800mL的质量分数为3%的聚乙烯醇(PVC)溶液中,在800rpm条件搅拌,室温下挥发去除三氯甲烷,静置沉淀收集微球,蒸馏水洗涤5次去除残余PVA,将收集的微球粒子冷冻干燥得到PLA微球。随后用不同目数的筛网过滤,从而获得直径不同的PLA微球(直径范围:40-500μm)。分别将0.4g直径不同的PLA微球置于聚四氟乙烯板上直径为1.0cm,高度为0.8cm的圆孔中,在200℃条件下恒温加热1h,使微球间相互粘接熔融,得到PLA微球聚集体。
猪小肠黏膜脱细胞溶液的制备:首先将获取的猪小肠用水反复清洗,以清除小肠内外壁粘附的物质,随后将小肠剪成约10cm长,用刀柄和纱布将浆膜和肌层去除,之后翻转小肠,采用同样的方法将粘膜去除,随后纵向切开小肠使其呈片状,水洗后,将肝脏组织浸泡于1%(w/v)SDS溶液中,室温摇床振荡24h,随后用无菌水将SDS洗涤干净;最后将组织放入含有0.005g/mL脱氧核糖核酸酶I和0.002g/mL核糖核酸酶A的PBS(pH=7.4)缓冲液中,于37℃摇床搅拌24h以去除核酸。将所得脱细胞的组织冷冻干燥12h后,按比例将细胞外基质溶于0.1mol/L的醋酸溶液中,搅拌过夜,即可制得脱细胞的猪小肠粘膜溶液。
PLA微球聚集体-猪小肠粘膜脱细胞基质复合物的制备:将上述得到的脱细胞的猪小肠黏膜溶液充分灌注到含有PLA微球聚集体的聚四氟乙烯模具中,随后将模具置于-20℃冰箱冷冻12h后,再用冷冻干燥机冷冻24h,即可获得微球聚集体-脱细胞基质复合物。
PLA微球聚集体-猪小肠粘膜脱细胞基质复合物的交联。量取80%的乙醇溶液100mL,加入质量比为4:1的EDC和NHS(分别为0.3g和0.075g),得到交联溶液。将冷冻干燥所得的复合物置于交联液中4℃交联过夜,取出后用无菌水洗涤以去除残留的交联剂;
可控孔结构的多孔猪小肠粘膜脱细胞基质支架的制备:将上述交联后的复合物依次用梯度乙醇(70%、80%、90%、100%)分别脱水30min后,置于三氯甲烷中振荡48h,每12h换液一次,以除去聚合物模板,从而得到具有高度连通的可控孔结构的猪小肠黏膜细胞外基质支架材料,最后环氧乙烷灭菌备用。
实施例3
以PLGA微球聚集体为模板制备可控孔结构的牛跟腱组织脱细胞基质支架
PLGA微球制备:称取10.0g分子量为20000的PLGA,加入到100mL三氯甲烷中,室温搅拌溶解至澄清,制得浓度为100g/L的PLGA溶液。将上述PLGA溶液加入到1900mL的质量分数为1%的PVA溶液中,在1200rpm条件搅拌,室温下挥发去除三氯甲烷,静置沉淀收集微球,蒸馏水洗涤5次去除残余PVA,将收集的微球粒子冷冻干燥。随后用不同目数的筛网过滤,从而获得直径不同的PLGA微球(直径范围:40-500μm)。分别将1.0g直径不同PLGA微球置于聚四氟乙烯板上直径为2.0cm,高度为0.8cm的圆孔中,在60℃条件下恒温加热40min,使微球间相互粘接熔融,得到PLGA微球聚集体。
牛跟腱组织脱细胞溶液的制备:取新鲜牛跟腱,剔除周围的结缔组织后切割成500μm厚度的薄片结构,浸没在液氮中2min,然后放入40mL生理盐水中于37℃在100rpm摇床震荡15min,如此反复冻融5次。为去除残余细胞核,最后一次洗涤后,将样品放入含有50U/mL的脱氧核糖核酸酶I和1U/mL的核糖核酸酶A的反应液中,于37℃,150rpm摇床上反应24h。随后用PBS洗涤以去除酶液。然后将所得脱细胞的牛跟腱组织冷冻干燥12h后,随后称取100mg牛跟腱细胞外基质溶于含有10mg胃蛋白酶的0.01mol/L的盐酸溶液中,搅拌过夜,即可制得脱细胞的牛跟腱溶液。
PLGA微球聚集体-牛跟腱脱细胞基质复合物的制备:将上述得到的脱细胞的牛跟腱溶液充分灌注到含有PLGA微球聚集体的聚四氟乙烯模具中,随后将模具置于-20℃冰箱冷冻12h后,再用冷冻干燥机冻干24h,即可获得微球聚集体-脱细胞基质复合物。
PLGA微球聚集体-牛跟腱脱细胞基质复合物的交联:量取纯净水100mL,加入质量比为4:1的EDC和NHS(分别为0.3g和0.075g),得到交联溶液。将冷冻干燥所得的复合物置于交联液中4℃交联过夜,取出后用无菌水洗涤以去除残留的交联剂;
可控孔结构的多孔牛跟腱脱细胞基质支架的制备:将上述得到的复合物依次用梯度乙醇(70%、80%、90%、100%)分别脱水30min后,置于三氯甲烷中振荡48h,每12h换液一次,以除去聚合物模板,从而得到具有高度连通的可控孔结构的牛跟腱细胞外基质支架材料,随后环氧乙烷灭菌备用。
实施例4
以PCL微球聚集体为模板制备梯度可控孔结构的猪肌肉组织脱细胞基质支架
PCL微球模板制备:采用乳化溶剂挥发法制备PCL微球。称取10.0g分子量为80000的PCL,加入到200mL二氯甲烷中,室温搅拌溶解至澄清,制得浓度为50g/L的PCL溶液。将上述PCL溶液加入到1800mL的质量分数为2%的聚乙烯醇(PVA)溶液中,在1000rpm条件搅拌,室温下挥发去除二氯甲烷,静置沉淀收集底部微球,蒸馏水洗涤5次去除残余PVA,将收集的微球粒子冷冻干燥得到PCL微球,随后用不同目数的筛网过滤,从而获得直径不同的PCL微球(直径范围:40-500μm)。依次取直径为50、100、150、200μm的微球各0.5g,由下至上依次将微球铺于直径为1.0cm,高度为1.0cm的聚四氟乙烯圆孔模具中,在70℃条件下恒温加热30min,使微球间相互粘接熔融,得到具有梯度直径的PCL微球聚集体。
猪肌肉脱细胞溶液的制备:将新鲜的猪骨骼肌肌肉组织洗净,切成1×1cm大小的块状,加入无菌水置于摇床震荡洗涤。随后,将肌肉组织浸泡于质量分数为0.1%的过氧乙酸溶液内,室温摇床消毒2h,后用无菌水摇床清洗3次,每次1h;然后换上1%(w/v)的SDS溶液,室温摇床振荡48h,后用无菌水将SDS洗涤干净;最后将组织放入含有0.25g/mL脱氧核糖核酸酶I和0.005g/mL核糖核酸酶A溶液中,于37℃摇床搅拌24h以去除核酸。将所得脱细胞肌肉组织冷冻干燥24h后,随后称取将100mg猪肌肉细胞外基质溶于0.05mol/L的醋酸溶液中,搅拌过夜,即可制得脱细胞的猪肌肉溶液。
PCL微球聚合物-猪肌肉脱细胞基质的制备:将上述得到的脱细胞的猪肌肉溶液充分灌注到含有梯度直径的PCL微球聚集体的聚四氟乙烯模具中,随后将模具置于-20℃冰箱冷冻12h后,再用冷冻干燥机冷冻24h,即可获得微球聚集体-脱细胞基质复合物。
PCL微球聚合物-猪肌肉脱细胞基质复合物的交联:量取80%的乙醇溶液100mL,加入质量比为4:1的EDC和NHS(分别为0.3g和0.075g),得到交联溶液。将冷冻干燥所得的复合物置于交联液中4℃交联过夜,取出后用无菌水洗涤以去除残留的交联剂;
梯度可控孔结构的多孔猪肌肉脱细胞基质支架的制备:将上述交联后的复合物依次用梯度乙醇(70%、80%、90%、100%)分别脱水30min后,置于二氯甲烷中振荡48h,每12h换液一次,以除去聚合物模板,从而得到具有梯度直径且高度连通的可控孔结构的猪肌肉细胞外基质支架材料,最后环氧乙烷灭菌备用。
图1A显示没有利用微球致孔的细胞外基质材料结构致密,没有明显的孔结构;图1B(实施例2)显示利用聚合物微球聚集体模板和细胞外基质溶液灌注相结合制备出的细胞外基质支架材料具有高度连通且可控的孔结构;图1C显示利用与相同的聚合物微球聚集体模板,将其植入到大鼠皮下埋植1个月时间后,去除微球聚集体模板材料和细胞后制备出的细胞外基质支架材料同样具有高度连通且可控的孔结构;但是,图1B制备的材料只需要2周的时间包括:微球模板制备4天,组织脱细胞5天,溶液灌注后冷冻干燥2天,交联1天,模板沥滤2天。而图1C中,模板制备4天,利用皮下埋植方法需要28天的时间进行细胞化,模板沥滤3天,组织脱细胞5天,冷冻干燥2天。
图2是将不同细胞外基质支架材料进行大鼠皮下埋植2周后H&E染色图。图2A为没有致孔的细胞外基质材料仅有少量细胞迁移到材料周围,2B将相同的聚合物微球聚集体模板植入到大鼠皮下埋植1个月时间后,去除微球聚集体模板材料和细胞后制备的具有可控孔结构的细胞外基质;2C为(实施例2)利用微球模板沥滤结合细胞外基质溶液灌注技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质材料。图2B和2C中H&E染色图显示可以看到大量组织细胞可以迁入到致孔细胞外基质材料内部,而且利用本发明方法制备的材料细胞迁移到支架材料内部数量更多。
图3为不同细胞外基质支架材料进行大鼠皮下埋植2周后CD206抗体免疫荧光染色图显示在三种材料中,3A为没有利用聚集体模板致孔的细胞外基质材料;3B将相同的聚合物微球聚集体模板植入到大鼠皮下埋植1个月时间后,去除微球聚集体模板材料和细胞后制备的具有可控孔结构的细胞外基质;3C为(实施例2)利用微球模板沥滤结合细胞外基质溶液灌注技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质材料。可以看出,利用本发明工艺制备的支架材料能够募集更多的CD206阳性促修复表型巨噬细胞。
图4为不同细胞外基质支架材料联合骨髓间充质干细胞修复裸鼠左下肢缺血模型一个月后多普勒超声显示,4A为没有利用聚集体模板致孔的细胞外基质材料;4B将相同的聚合物微球聚集体模板植入到大鼠皮下埋植1个月时间后,去除微球聚集体模板材料和细胞后制备的具有可控孔结构的细胞外基质;4C(实施例2)为利用微球模板沥滤结合细胞外基质溶液灌注技术制备的具有可控孔结构的细胞外基质材料。在三种材料中,利用本发明工艺制备的支架材料负载骨髓间充质干细胞促进裸鼠左下肢血流恢复效果最好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种孔结构可控的细胞外基质支架,其特征在于,以聚合物微球为模板材料,灌注脱细胞基质溶液后,进行冷冻干燥,交联,再洗脱除去模板材料,即得孔结构可控的细胞外基质支架。
2.根据权利要求1所述的孔结构可控的细胞外基质支架,其特征在于,所述聚合物微球模板是以生物可降解高分子为原料,利用乳化溶剂挥发法制备成尺寸可控的聚合物微球,然后在聚四氟乙烯模具中加热处理得到的。
3.根据权利要求2所述的孔结构可控的细胞外基质支架,其特征在于,所述模板原料选自合成高分子聚乳酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚L-丙交酯-己内酯、聚羟基脂肪酸酯、聚氨酯中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的孔结构可控的细胞外基质支架,其特征在于,所述乳化溶剂挥发法中乳化剂为聚乙烯醇,溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷;所述加热处理温度为40-200℃,时间为30-60min。
5.根据权利要求1所述的孔结构可控的细胞外基质支架,其特征在于,所述脱细胞基质溶液是由动物不同组织进行脱细胞处理后再经酸溶解制得的。
6.根据权利要求5所述的孔结构可控的细胞外基质支架,其特征在于,所述组织来源为人工饲养动物的脑、心脏、肝脏、脾脏、肺、肾、肌肉、皮肤、脑膜、膈膜、羊膜、心包膜、心脏瓣膜、小肠粘膜下层、肌肉、血管、肌腱、韧带、软骨、食道、胃、神经和膀胱。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的孔结构可控的细胞外基质支架的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将脱细胞基质溶液灌注到聚合物微球模板孔隙之中,冷冻后进行冷冻干燥,然后将冷冻干燥的复合物置于交联剂溶液中进行交联,取出后无菌水洗涤,梯度乙醇脱水,再置于二氯甲烷中振荡除去聚合物微球模板,得到孔结构可控的细胞外基质支架。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述冷冻温度为-20℃~-100℃,时间为12-48h,所述冷冻干燥温度为-10℃~-100℃,时间为24-72h。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述交联剂为(1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺)和N-羟基琥珀酰亚胺按质量比4:1的比例混合、戊二醛、或者多聚甲醛的一种或几种。
10.一种如权利要求1-6任一项所述的孔结构可控的细胞外基质支架在细胞移植和组织修复中的应用。
CN202111587601.3A 2021-12-23 2021-12-23 一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用 Pending CN114191612A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111587601.3A CN114191612A (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111587601.3A CN114191612A (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114191612A true CN114191612A (zh) 2022-03-18

Family

ID=80656142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111587601.3A Pending CN114191612A (zh) 2021-12-23 2021-12-23 一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114191612A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114984320A (zh) * 2022-05-31 2022-09-02 南开大学 一种脱细胞基质组织纸的制备方法及应用

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007017756A2 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Imperial College Innovations Limited Process for preparing a bioactive glass scaffold
JP2009095401A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 National Institute For Materials Science 再生用多孔質足場材およびその製造方法
CN102018993A (zh) * 2010-12-07 2011-04-20 天津大学 一种孔径呈梯度分布的多孔支架及其制备方法
US20110195107A1 (en) * 2008-10-13 2011-08-11 Ajou Universiyt Industry-Academic Cooperation Foundation Method for manufacturing a porous three-dimensional scaffold using powder from animal tissue, and porous three-dimensional scaffold manufactured by same
CN102492164A (zh) * 2011-12-22 2012-06-13 苏州大学 多孔丝素支架的制备方法
CN102690435A (zh) * 2012-06-19 2012-09-26 上海大学 聚酯模版调控水溶性高分子组织工程支架孔结构的方法
CN105999423A (zh) * 2016-07-21 2016-10-12 南开大学 一种多孔细胞外基质支架制备技术
CN107007883A (zh) * 2017-02-16 2017-08-04 北京大学第三医院 一种软骨修复支架及其制备方法
CN110327495A (zh) * 2019-07-02 2019-10-15 上海国睿生命科技有限公司 组织工程耳廓形态复合支架及其制备方法
CN111450317A (zh) * 2020-04-08 2020-07-28 浙江森友环保成套设备有限公司 一种生物可降解组织工程尿道支架及其制备方法
CN111978588A (zh) * 2020-08-05 2020-11-24 广东省医疗器械研究所 一种大孔水凝胶及其制备方法和应用
CN113244460A (zh) * 2021-04-29 2021-08-13 南开大学 一种促进组织再生的取向微通道支架及其制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007017756A2 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Imperial College Innovations Limited Process for preparing a bioactive glass scaffold
JP2009095401A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 National Institute For Materials Science 再生用多孔質足場材およびその製造方法
US20110195107A1 (en) * 2008-10-13 2011-08-11 Ajou Universiyt Industry-Academic Cooperation Foundation Method for manufacturing a porous three-dimensional scaffold using powder from animal tissue, and porous three-dimensional scaffold manufactured by same
CN102018993A (zh) * 2010-12-07 2011-04-20 天津大学 一种孔径呈梯度分布的多孔支架及其制备方法
CN102492164A (zh) * 2011-12-22 2012-06-13 苏州大学 多孔丝素支架的制备方法
CN102690435A (zh) * 2012-06-19 2012-09-26 上海大学 聚酯模版调控水溶性高分子组织工程支架孔结构的方法
CN105999423A (zh) * 2016-07-21 2016-10-12 南开大学 一种多孔细胞外基质支架制备技术
CN107007883A (zh) * 2017-02-16 2017-08-04 北京大学第三医院 一种软骨修复支架及其制备方法
CN110327495A (zh) * 2019-07-02 2019-10-15 上海国睿生命科技有限公司 组织工程耳廓形态复合支架及其制备方法
CN111450317A (zh) * 2020-04-08 2020-07-28 浙江森友环保成套设备有限公司 一种生物可降解组织工程尿道支架及其制备方法
CN111978588A (zh) * 2020-08-05 2020-11-24 广东省医疗器械研究所 一种大孔水凝胶及其制备方法和应用
CN113244460A (zh) * 2021-04-29 2021-08-13 南开大学 一种促进组织再生的取向微通道支架及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEN LI ET AL: ""Highly interconnected inverse opal extracellular matrix scaffolds enhance stem cell therapy in limb ischemia"", 《ACTA BIOMATERIALIA》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114984320A (zh) * 2022-05-31 2022-09-02 南开大学 一种脱细胞基质组织纸的制备方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11110148B2 (en) Silk fibroin materials and use thereof
Naahidi et al. Biocompatibility of hydrogel-based scaffolds for tissue engineering applications
US9138483B2 (en) Collagen/hydroxyapatite composite scaffold, and process for the production thereof
ES2672622T3 (es) Preparación de armazones tisulares regenerativos
US20080260794A1 (en) Collagen products and methods for producing collagen products
CN111714706B (zh) 可促进血管细胞增殖和分泌细胞外基质的血管支架、血管支架的制备方法及活性人工血管
JP2003047652A (ja) 結合組織粒子とポリマーからなる糸
JP2012505013A (ja) 動物組織の粉末を利用した多孔性3次元支持体の製造方法およびこれを利用して製造された多孔性3次元支持体
CN114225111A (zh) 一种具有可控孔道结构细胞外基质支架材料制备方法
CN106806940A (zh) 一种掺杂纳米羟基磷灰石的多孔仿生骨支架的制备方法
US8673640B2 (en) Porous scaffold, method of producing the same and method of using the porous scaffold
CN114191612A (zh) 一种孔结构可控的细胞外基质支架制备方法及应用
EP2129406B1 (en) Collagen products and methods for producing collagen products
CN113289063A (zh) 一种软组织修复生物材料及其制备方法
CN105343937A (zh) 一种复合多孔质海绵材料及其制备方法
US20110236949A1 (en) Methods for Processing Biological Tissues
JP2005211477A (ja) 再生医療用支持体
KR100482651B1 (ko) 조직공학용 천연/합성 하이브리드 담체 및 이의 제조방법
JP2005213449A (ja) ゼラチンスポンジ
CN109876187B (zh) 球状蛋白作致孔剂的组织工程软骨修复支架及其制备方法
WO2023147020A1 (en) Compressed collagen composite construct for cell or therapeutic delivery
CN113713174A (zh) 人工血管的制备方法及人工血管
CN116942911A (zh) 一种复合骨修复材料及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220318

RJ01 Rejection of invention patent application after publication