CN114377207A - 一种猪脱细胞真皮基质支架的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医用创面材料修复领域,具体涉及一种猪皮脱细胞真皮基质支架的制备方法和应用。该方法包括:对猪皮用取皮鼓反取皮得到真皮基质层;对真皮基质层分别进行高渗盐脱表皮细胞、碱溶液进行脱真皮细胞、交联、匀浆研磨、醋酸凝胶化、化学交联、冷冻干燥定型。本发明的方法制备简单、脱细胞彻底最大程度地减少免疫原性物质、主要保留了胶原蛋白、弹性蛋白等有益细胞外基质成分,制备成的复合支架孔隙均匀规则、亲水性强、可快速血管化、具有良好的力学性能、良好的生物相容性与组织诱导能力。该材料可应用于内外科全层缺损及慢性创面的修复,作为外层敷料和内植入材料具有广阔的应用前景。

Description

一种猪脱细胞真皮基质支架的制备方法和应用
技术领域
本发明属于医用创面材料修复领域,涉及一种基质支架的制备方法,具体涉及一种猪脱细胞真皮基质支架的制备方法,以及该基质支架的应用。
该方法包括:对猪皮用取皮鼓反取皮得到真皮基质层;对真皮基质层分别进行高渗盐脱表皮细胞、碱溶液进行脱真皮细胞、交联、匀浆研磨、醋酸凝胶化、化学交联、冷冻干燥定型。本发明的方法制备简单、脱细胞彻底最大程度地减少免疫原性物质、主要保留了胶原蛋白、弹性蛋白等有益细胞外基质成分,制备成的复合支架孔隙均匀规则、亲水性强、可快速血管化、具有良好的力学性能、良好的生物相容性与组织诱导能力。该材料可应用于内外科全层缺损及慢性创面的修复,作为外层敷料和内植入材料具有广阔的应用前景。
背景技术
皮肤软组织缺损是造成患者住院治疗的常见原因,其通常发生在烧伤、创伤,或由全身疾病如糖尿病引起的创面及慢性皮肤溃疡中。据估计,我国每年将近1亿人次有创面修复方面的治疗需求,我国慢性创面患者约占所有住院患者的1.7‰。人在其一生中可能患下肢溃疡发病率为2%左右,慢性创面平均治疗费用12.227万元,而我国居民平均医疗费用4132元,给家庭与社会的造成巨大负担。因此,提高皮肤软组织缺损救治效率和患者康复水平迫在眉睫。
血管化以及支撑细胞再生支架是影响皮肤再生修复的两个最重要的因素。而实现组织工程皮肤结构血管化是皮肤植入物实现其生物学功能的关键,也是组织工程皮肤安全应用于临床的主要前提。如果不能提供足够的血供,可能导致移植物缺血坏死,从而可能导致感染和败血症。真皮支架具有模仿天然真皮层的能力,植入后通常会刺激血管生成组织反应,提供稳定性以及高密度微血管网络,滋养覆盖层的角质形成细胞。此外,通过改变支架的孔径和连通性来调整支架的结构,可以提高支架的血管生成组织反应。然而,多孔支架用于皮肤组织修复的临床移植尚不完善。国内上市的商用产品有:脱细胞异体真皮基质
Figure BDA0003478640490000011
基因转染活性猪皮
Figure BDA0003478640490000021
猪脱细胞真皮基质
Figure BDA0003478640490000022
牛胶原蛋白和硫酸软骨素组成的基质双层人工真皮
Figure BDA0003478640490000023
这些人工真皮后期导致移植物无法存活的主要障碍就是血管化不足,特别是大型支架。
人工真皮修复材料是一种组织工程皮肤替代物,为烧创伤创面的治疗提供了新的选择。目前对胶原海绵类的人工真皮支架的使用主要局限于作为真皮基质模板,引导真皮组织再生,成分较为单一,无法模拟创面组织生长的细胞外基质微环境,且存在以下缺点:(1)部分创面伴随积血、积液常导致人工真皮术后需要进行二次积血或积液的清洗,增加了医生的操作负担;(2)对于皮肤深度缺损创面,需要人工真皮海绵层填充以获得厚度和轮廓的修复;(3)人工真皮临床使用时,需待血管化后进行二期手术移植自体皮,治疗周期较长。此外这些材料大多价格昂贵,技术上尚未成熟,且临床有效性尚存疑问。
已有的脱细胞真皮基质材料,存在以下不足:操作较复杂,生产周期较长,效率较低;容易造成基质的损坏。因此,需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种猪脱细胞真皮基质支架的制备方法,该方法的生产周期短,效率高,对真皮细胞外基质天然结构损害轻,可制备新的具有多种天然细胞外基质成分的组织修复材料,以解决上述临床需求,改善创面修复效果,缩短患者治疗周期,对于提高救治效率和患者康复水平、节约医疗资源等具有十分重要的社会及经济意义。
本发明所述的猪脱细胞真皮基质支架的制备方法包括以下步骤:
A.获取猪真皮基质:将新鲜猪处死,用聚维酮碘浸泡进行初步消毒,剔除猪毛,用生理盐水进行清洗,去除猪皮表皮砂砾杂质,用取皮鼓反向取猪皮,然后依次用洗必泰、生理盐水反复清洗,密封深低温冰箱冷冻备用;
B.猪脱细胞真皮基质的制备:全层皮肤在含有过氧化物的高渗盐溶液中慢速搅拌24至72小时,用去离子水反复清洗去除表皮层,然后转移到碱溶液中慢速搅拌24小时,去除所有细胞,获得真皮基质层,然后将所述真皮基质依次在磷酸盐缓冲液、去离子水溶液中超声反复清洗,最终获得瓷白色脱细胞真皮基质;
C.猪脱细胞真皮基质胶或者猪脱细胞真皮基质凝胶的制备:将所述脱细胞真皮基质放入研磨机中,加入去离子水,34000rpm/min进行间歇研磨,每次30秒,循环多次,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质胶;或者将所述脱细胞真皮基质放入酸溶液中1500rpm/min浸泡搅拌12至48小时,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质凝胶;
D.猪脱细胞真皮基质支架的制备:将步骤C获得的猪脱细胞真皮基质胶或者猪脱细胞真皮基质凝胶在交联剂溶液中进行交联处理,置于冷冻干燥机中进行冻干,得到所述的猪脱细胞真皮基质支架。
根据本发明所述的制备方法的进一步特征,所述步骤A中,所述猪是选自:家猪、巴马猪或藏香猪。
根据本发明所述的制备方法的进一步特征,所述步骤A中,所述取皮鼓的刻度被调整为1mm至3mm,所取的猪皮的真皮层厚度为1mm至2mm。
根据本发明所述的制备方法的进一步特征,所述步骤B中,所述盐溶液是选自:氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化钙溶液中的一种或两种以上的组合;所述过氧化物选自过氧乙酸和/或过氧化氢;所述碱是选自:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或两种以上的组合。
根据本发明所述的制备方法的进一步特征,所述步骤B中,所述盐溶液的浓度选为1至3mol/L,所述盐溶液中过氧化物的体积比浓度为0.1至3%,所述碱溶液的浓度为0.5至1mol/L。
根据本发明所述的制备方法的进一步特征,所述步骤C中,所述酸溶液去离子水与脱细胞真皮基质的质量比为1:6至1:8。
根据本发明所述的制备方法的进一步特征,所述步骤C中,所述酸溶液是选自:盐酸溶液、甲酸溶液和乙酸溶液中的一种或两种以上的组合;所述酸溶液的体积比浓度为0.5%~3%。
根据本发明所述的制备方法的进一步特征,所述步骤D中,所述交联剂溶液是选自:京尼平溶液、碳化二亚胺溶液或戊二醛溶液;所述交联剂溶液中体积比浓度为0.02至0.1%。
根据本发明所述的制备方法的进一步特征,所述步骤D中,所述交联剂溶液是选自:京尼平溶液、碳化二亚胺溶液或戊二醛溶液;所述交联剂溶液中体积比浓度为0.02至0.1%。
本发明所述的猪脱细胞真皮基质支架的制备方法具有以下有益效果:
(1)采用高渗盐和碱溶液进行脱细胞,去除细胞效果彻底,主要保留胶原蛋白、弹性蛋白等细胞外基质成分。
(2)由物理研磨法制备脱细胞真皮基质胶,对胶原蛋白的细胞外基质成分无物理破坏,对真皮基质组织结构的保护作用强。
(3)采用酸溶解提取法制备脱细胞真皮基质凝胶,对真皮细胞外基质天然结构损害轻,方法简单便捷,后期酸容易去除。
(4)交联剂采用京尼平溶液、碳化二亚胺溶液或戊二醛溶液,浓度低、细胞毒性小,交联技术成熟。
本发明还提供了所述的制备方法得到的猪皮脱细胞真皮基质海绵支架。
本发明进一步提供了所述的猪皮脱细胞真皮基质海绵支架的用途,具体是所述的猪皮脱细胞真皮基质海绵支架在制备脱细胞真皮基质海绵敷料中的应用。
本发明所述的制备方法简单高效,主要通过高渗盐脱表皮细胞、碱法脱真皮细胞,制备周期为3天,成本低廉并且脱细胞彻底,可以最大程度地减少免疫原性物质。脱细胞真皮基质经组织形态学染色及蛋白质谱分析表明主要保留了胶原蛋白、弹性蛋白等有益细胞外基质成分,经过物理研磨或酸提取得到脱细胞真皮基质胶制备成的复合海绵支架孔隙均匀规则、亲水性强、可快速血管化、具有良好的力学性能、良好的生物相容性与组织诱导能力。
因此,本发明所制备的猪脱细胞真皮基质支架可用作为外用敷料材料,制备形成的脱细胞真皮基质海绵敷料,可应用于内外科全层缺损及慢性创面的修复,既可作为外层敷料也可作为内植入材料具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述的脱细胞真皮基质的形态和结构图。
图2为本发明所述的脱细胞真皮基质的扫描电镜图。
图3为本发明所述的脱细胞真皮基质的傅里叶红外光谱图。
图4为残留DNA测定结果图。
图5为CCK-8实验结果图。
图6为活死细胞染色结果图。
图7为物理研磨法制备脱细胞真皮基质的示意图和结果图。
图8为脱细胞真皮基质材料的拉曼光谱图。
图9为脱细胞真皮基质材料的傅里叶红外光谱图。
图10为接触角测试结果图。
图11显示了不同比例的脱细胞真皮基质海绵的拉伸断裂曲线和弹性模量。
图12显示了脱细胞真皮基质海绵的孔隙率。
图13的A图和B图分别为猪皮脱细胞前、后的外观照片,C图和D图分别为经过拉网后横向拉伸和纵向拉伸的外观照片。
图14的A图和B图分别为本发明所述的猪脱细胞真皮基质正面和侧面的微观扫描电子显微镜图像,C图和D图分别为未脱细胞猪皮正面和侧面的微观扫描电子显微镜图像。
图15为猪皮脱细胞前、后DNA残余含量结果。
图16为猪皮脱细胞前后形态学染色图,从左到右依次为HE染色、甲苯胺蓝(糖胺聚糖)染色、马松(胶原蛋白)染色。
具体实施方式
以下通过具体实施例结合附图的方式对本发明进行详细阐述,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。动物来源:
所需动物材料可选择中国主流的规模化饲养、无外来病源、抗逆性好的家猪、巴马猪、白化藏香猪,优选在SPF级环境饲养的品种。
实施例1:猪脱细胞真皮基质支架的制备
本实施例采用以下步骤制备猪脱细胞真皮基质支架:
(1)将新鲜猪处死、用聚维酮碘浸泡进行初步消毒、剔除猪毛、用生理盐水进行清洗去除猪皮表皮砂砾杂质,将取皮鼓调整刻度为1~3mm,反向取皮。然后依次用洗必泰、生理盐水反复清洗、密封深低温冰箱冷冻备用。
(2)全层皮肤在含有0.1%过氧乙酸溶液的1mol/L氯化钠溶液中慢速搅拌24小时,用去离子水反复清洗去除表皮层,然后转移到0.5mol/L的氢氧化钠溶液中慢速搅拌24小时,去除所有细胞,获得真皮基质层,然后将所述真皮基质依次在磷酸盐缓冲液、去离子水溶液中超声反复清洗,最终获得瓷白色的猪脱细胞真皮基质。
(3)将所述脱细胞真皮基质放入研磨机中34000rpm/min进行间歇研磨,每次30秒,循环多次,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质胶。
或者将所述脱细胞真皮基质放入0.5%乙酸酸溶液中1500rpm/min搅拌12小时,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质凝胶。
(4)将所获得的脱细胞真皮基质胶或脱细胞真皮基质凝胶加入终浓度为0.02%戊二醛溶液进行交联处理;然后依次用PBS、去离子水反复清洗,置于冷冻干燥机中进行冻干48小时。
实施例2:猪脱细胞真皮基质支架的制备
本实施例采用以下步骤制备猪脱细胞真皮基质支架:
(1)获取猪真皮基质:同实施例一。
(2)全层皮肤在含有0.3%过氧乙酸溶液的2mol/L氯化钠溶液中慢速搅拌48小时,用去离子水反复清洗去除表皮层,然后转移到0.5mol/L的氢氧化钠溶液中慢速搅拌24小时,去除所有细胞,获得真皮基质层,然后将所述真皮基质依次在磷酸盐缓冲液、去离子水溶液中超声反复清洗,最终获得瓷白色的猪脱细胞真皮基质。
(3)将所述脱细胞真皮基质放入研磨机中34000rpm/min进行间歇研磨,每次30秒,循环多次,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质胶。
或者将所述脱细胞真皮基质放入1%乙酸酸溶液中1500rpm/min搅拌24小时,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质凝胶。
(4)将所获得的脱细胞真皮基质胶或脱细胞真皮基质凝胶加入终浓度为0.05%戊二醛溶液进行交联处理;然后依次用PBS、去离子水反复清洗,置于冷冻干燥机中进行冻干48小时。
实施例3:猪脱细胞真皮基质支架的制备
本实施例采用以下步骤制备猪脱细胞真皮基质支架:
(1)获取猪真皮基质:同实施例一。
(2)全层皮肤在含有0.5%过氧乙酸溶液的2mol/L氯化钠溶液中慢速搅拌48小时,用去离子水反复清洗去除表皮层,然后转移到0.5mol/L的氢氧化钠溶液中慢速搅拌24小时,去除所有细胞,获得真皮基质层,然后将所述真皮基质依次在磷酸盐缓冲液、去离子水溶液中超声反复清洗,最终获得瓷白色脱细胞真皮基质。
(3)将所述脱细胞真皮基质放入研磨机中34000rpm/min进行间歇研磨,每次30秒,循环多次,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质胶。
或者将所述脱细胞真皮基质放入2%乙酸酸溶液中1500rpm/min搅拌48小时,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质凝胶。
(4)将所获得的脱细胞真皮基质胶或脱细胞真皮基质凝胶加入终浓度为0.1%戊二醛溶液进行交联处理;然后依次用PBS、去离子水反复清洗,置于冷冻干燥机中进行冻干48小时。
实施例4:猪脱细胞真皮基质支架的制备
本实施例采用以下步骤制备猪脱细胞真皮基质支架:
(1)获取猪真皮基质:同实施例一。
(2)全层皮肤在含有1%过氧乙酸溶液的1mol/L氯化钠溶液中慢速搅拌48小时,用去离子水反复清洗去除表皮层,然后转移到0.75mol/L的氢氧化钠溶液中慢速搅拌24小时,去除所有细胞,获得真皮基质层,然后将所述真皮基质依次在磷酸盐缓冲液、去离子水溶液中超声反复清洗,最终获得瓷白色脱细胞真皮基质。
(3)将所述脱细胞真皮基质放入研磨机中34000rpm/min进行间歇研磨,每次30秒,循环多次,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质胶。
或者将所述脱细胞真皮基质放入1%乙酸酸溶液中1500rpm/min搅拌48小时,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质凝胶。
(4)将所获得的脱细胞真皮基质胶或脱细胞真皮基质凝胶加入终浓度为0.02%京尼平溶液进行交联处理;然后依次用PBS、去离子水反复清洗,置于冷冻干燥机中进行冻干48小时。
实施例5:猪脱细胞真皮基质支架的制备
本实施例采用以下步骤制备猪脱细胞真皮基质支架:
(1)获取猪真皮基质:同实施例一。
(2)全层皮肤在含有3%过氧乙酸溶液的3mol/L氯化钠溶液中慢速搅拌72小时,用去离子水反复清洗去除表皮层,然后转移到1mol/L的氢氧化钠溶液中慢速搅拌24小时,去除所有细胞,获得真皮基质层,然后将所述真皮基质依次在磷酸盐缓冲液、去离子水溶液中超声反复清洗,最终获得瓷白色脱细胞真皮基质。
(3)将所述脱细胞真皮基质放入研磨机中34000rpm/min进行间歇研磨,每次30秒,循环多次,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质胶。
或者将所述脱细胞真皮基质胶放入3%乙酸酸溶液中1500rpm/min搅拌48小时,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质凝胶。
(4)将所获得的脱细胞真皮基质胶或脱细胞真皮基质凝胶加入终浓度为0.1%碳化二亚胺进行交联处理;然后依次用PBS、去离子水反复清洗,置于冷冻干燥机中进行冻干48小时。
上述实施例1至5中步骤(2)的氯化钠溶液可以替代为氯化钾溶液、氯化钙溶液,或者采用它们的任意两种以上的组合。
上述实施例1至5中步骤(2)的过氧乙酸溶液可以替代为过氧化氢溶液,或者采用它们的组合。
上述实施例1至5中步骤(2)的氢氧化钠可以替代为氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾,或者采用它们的任意两种以上的组合。
上述实施例1至5中步骤(3)的乙酸溶液可以替代为盐酸溶液、硫酸溶液、甲酸溶液。
上述实施例1至5中步骤(4)所采用的交联剂分别为戊二醛溶液、京尼平溶液、碳化二亚胺溶液,它们可以互相替代使用。
实施例6:乙酸溶解法的实验分析
实施过程:利用细胞外基质溶于酸不溶于碱的原理,将上述实施例1至5中步骤(2)所制备的脱细胞真皮基质清洗完毕后剪成长宽小于1cm的小块。放入1%乙酸酸溶液中1500rpm/min搅拌24~48小时,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质凝胶。将脱细胞真皮基质胶用纱布或者滤网过滤不溶性杂质,接下来倒合适的不锈钢模具中,深低温冰箱预冻,最后放入冷冻干燥机中冷冻干燥得到海绵支架。
测定方法:(1)残余DNA含量测定:使用脱氧核糖核酸试剂盒(Tiangen生物科技(北京)有限公司DP304)提取脱细胞真皮基质海绵残留的脱氧核糖核酸。然后用超微量分光光度计(Thermo,NanoDrop2000)测量残留DNA含量,并标准化为每个样品的干重。
(2)傅里叶红外光谱:衰减式傅里叶红外光谱观察胶原蛋白基团。将样品与溴化钾以0.1%~0.5%的比例混合研磨成均匀的粉末后压片,用红外光谱仪进行测定。红外光谱(Nicolet的Is50FI-IR)检测范围为500~4000cm-1,分辨率为4cm-1,扫描信号累加64次,最终得到样品的红外光谱图。
(3)微观结构观察:将直径为6mm不同比例的干态样品圆形小片经导电胶粘附于测试台架上,并在1kV和5mA条件下使用溅射机在真空下进行喷金处理,持续60秒钟。使用扫描电子显微(SEM;TM3030,HITACHI)在20kV的加速电压条件下对材料微观结构进行观察。
(4)细胞毒性检测:将样品于37℃环境中,在完全培养基中浸泡24h制备浸提液。将L929细胞以2×104个/ml的密度接种于96孔板,细胞贴壁后加入浸提液,空白对照组为完全培养基。分别于48h加入CCK-8试剂溶液(日本DOJINDO公司),37℃孵育1h后于酶标仪(BioTek公司)的450nm波长处测定各孔的光密度值(D),并进行统计学分析(n=3)。
(5)活死细胞染色:取10uL 1mmol/L的Calcein-AM储备液和15uL1.5mmol/L的PI储备液(Solarbio公司)至5mL PBS中配制成染色溶液,避光0℃冻存备用。HUVEC、L929细胞分别接种到样品材料3天后,吸干原有培养基,更换100uL配制好的PI/CA染色溶液完全浸没材料,避光在细胞培养箱20min,生理盐水洗净染色液,在倒置荧光显微镜(Axio ObserverD1,德国ZEISS)下获得490nm处细胞增殖和粘附的图像观察细胞数量及状态。每组重复实验3个样品。
如图1所示,脱细胞真皮基质加入乙酸搅拌24小时后呈现均质乳白色凝胶形态,且随着乙酸的浓度增加白色逐渐加深。冷冻干燥后均呈现疏松多孔的海绵状结构。
如图2扫描电镜图所示,醋酸溶解的脱细胞真皮基质冷冻干燥后,整体呈现疏松多孔的结构。且随着醋酸的浓度的增加,结构更加稳定。
如图3傅里叶红外光谱图所示,胶原为主的的特征酰胺带归属峰,分别是酰胺I带(1640cm-1附近)、酰胺Ⅱ带(1530cm-1附近)、酰胺Ⅲ带(1232cm-1附近)几乎未发生变化。
残留DNA测定结果如图4所示,使用0.5%醋酸、1%醋酸、2%醋酸溶解制备的脱细胞真皮基质海绵干态DNA含量分别为0.02±0ug/mg、0.09±0ug/mg、0.06±0ug/mg
CCK-8实验用来评估材料浸提液的细胞毒性,结果如图5所示,0.5%醋酸、1%醋酸、2%醋酸溶解制备的脱细胞真皮基质海绵组与对照组相比无明显毒性。
将人脐静脉内皮细胞和L929细胞分别种植于材料中48小时,活死细胞染色结果如图6所示,脱细胞真皮基质材料对人脐静脉内皮细胞及L929细胞均没有细胞毒性。
实施例7:物理研磨法的实验分析
实施过程:将上述脱细胞真皮基质放入研磨机中,加入去离子水,34000rpm/min进行间歇研磨,每次30秒,循环多次,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质胶。
测定方法:(1)残余DNA含量测定:使用脱氧核糖核酸试剂盒(Tiangen生物科技(北京)有限公司DP304)提取PADMS残留的脱氧核糖核酸。然后用超微量分光光度计(Thermo,NanoDrop2000)测量残留DNA含量,并标准化为每个样品的干重。
(2)拉曼光谱和傅里叶红外光谱:衰减式傅里叶红外光谱观察胶原蛋白基团、拉曼光谱观察胶原蛋白、弹性蛋白结构。将样品与溴化钾以0.1%0.5%的比例混合研磨成均匀的粉末后压片,用红外光谱仪进行测定。红外光谱(Nicolet Is50FI-IR)检测范围为500~4000cm-1,分辨率为4cm-1,扫描信号累加64次,最终得到样品的红外光谱图。采用拉曼光谱测试仪(Renishaw RM2000)、532mm离子激光,分辨率1cm-1,获取400~2 800cm-1的拉曼光谱。
(3)微观结构观察:将直径为6mm不同比例的干态样品圆形小片经导电胶粘附于测试台架上,并在1kV和5mA条件下使用溅射机在真空下进行喷金处理,持续60秒钟。使用扫描电子显微(SEM;TM3030,HITACHI)在20kV的加速电压条件下对材料微观结构进行观察。
(4)细胞毒性检测:将样品于37℃环境中,在完全培养基中浸泡24h制备浸提液。将L929细胞以2×104个/ml的密度接种于96孔板,细胞贴壁后加入浸提液,空白对照组为完全培养基。分别于48h加入CCK-8试剂溶液(日本DOJINDO),37℃孵育1h后于酶标仪(BioTek,中国)的450nm波长处测定各孔的光密度值(D),并进行统计学分析(n=3)。
(5)活死细胞染色:取10uL 1mmol/L的Calcein-AM储备液和15uL1.5mmol/L的PI储备液(Solarbio,中国)至5mL PBS中配制成染色溶液,避光0℃冻存备用。HUVEC、L929细胞分别接种到样品材料3天后,吸干原有培养基,更换100uL配制好的PI/CA染色溶液完全浸没材料,避光在细胞培养箱20min,生理盐水洗净染色液,在倒置荧光显微镜(Axio ObserverD1,德国ZEISS)下获得490nm处细胞增殖和粘附的图像观察细胞数量及状态。每组重复实验3个样品。
如图7所示,(A)为制备过程示意图;(B)为制备机理示意图;(C)为脱细胞真皮基质和脱细胞真皮基质胶样品图;(D)为脱细胞真皮基质与去离子水的比例制备的脱细胞真皮基质胶。由图7中可以看出,随着水的比例不断增加,脱细胞真皮基质胶粘稠度不断下降,当去离子水与脱细胞真皮基质的比例为1:6、1:7、1:8的时候,脱细胞真皮基质胶颜色均匀、粘稠度合适。且经过冷冻干燥后,呈现白色均质疏松多孔海绵状。
形态学染色结果如(F)图所示,脱细胞真皮基质海绵无残余细胞核,结构疏松,马松三色染色可见成大量错综排列的蓝色胶原纤维,EVG染色(弹力纤维呈蓝黑色,胶原纤维呈红色)可见弹力纤维与胶原蛋白重叠后的浅棕红色。扫描电镜图像如(G)图所示,结果表明:1:6、1:7、1:8制备的海绵呈现层状的多孔网络结构,随着水的比例增加,网状结构更加疏松。
脱细胞真皮基质材料的拉曼光谱图如图8所示,可以显著地看到脯氨酸(856cm-1附近)和弹性蛋白(1126cm-1附近)的峰值强度。酰胺Ⅰ带和Ⅲ带分别出现在1 644.78cm-1、1322.79cm-1附近,且酰胺Ⅰ带和Ⅲ带之间存在1个明显的吸收峰,该吸收峰表明样品中螺旋结构的存在,说明本方法制备的脱细胞真皮基质海绵的主要成分结构未受到破坏。
脱细胞真皮基质材料的傅里叶红外光谱图如图9所示,胶原为主的的特征酰胺带归属峰,分别是酰胺I带(1640cm-1附近)、酰胺Ⅱ带(1530cm-1附近)、酰胺Ⅲ带(1232cm-1附近)几乎未发生变化。
接触角测试结果如图10所示,可以看出,随着水的比例增加,接触角逐渐减小(分别为112.32±2.55°、104.06±2.36°、75.76±9.06°),脱细胞真皮基质材料呈现更加亲水特性,可能与脱细胞真皮基质比例减少、结构更加疏松多孔有关。
拉伸强度是多种材料机械性能常用的指标,如图11所示,图a和图b显示了不同比例的脱细胞真皮基质海绵的拉伸断裂曲线和弹性模量,可以看出随着水的比例增加机械性能出现下降。
如图12所示,采用无水乙醇置换法计算脱细胞真皮基质海绵的孔隙率,结果表明随着水的比例增加,脱细胞真皮基质海绵的孔隙率逐渐增加(1:6、1:7、1:8组的孔隙率分别为45.66±4.47%、53.6±10.08%、79.05±8.3%)。
如图13所示,A图和B图分别为猪皮脱细胞前、后的外观照片,C图和D图分别为经过拉网后横向拉伸和纵向拉伸的外观照片。
如图14所示,A图和B图分别为本发明所述的猪脱细胞真皮基质正面和侧面的微观扫描电子显微镜图像,C图和D图分别为未脱细胞猪皮正面和侧面的微观扫描电子显微镜图像。
如图15所示,为猪皮脱细胞前、后DNA残余含量结果。
如图16所示,为猪皮脱细胞前后形态学染色图,从左到右依次为HE染色、甲苯胺蓝(糖胺聚糖)染色、马松(胶原蛋白)染色。
结论:本发明所制备的猪脱细胞真皮基质支架与市面上的单纯猪皮敷料相比,具有可降解,结构疏松,可作为植入材料用于创面。与商品化的胶原海绵相比,含有多种细胞外基质成分,制备简单,价格低廉,可作为真皮再生的模板促进创面愈合,供医疗机构用于因烧伤、外伤、手术、感染等原因引起的各种急性、慢性创面的覆盖治疗。

Claims (10)

1.一种猪脱细胞真皮基质支架的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A.获取猪真皮基质:将新鲜猪处死,用聚维酮碘浸泡进行初步消毒,剔除猪毛,用生理盐水进行清洗,去除猪皮表皮砂砾杂质,用取皮鼓反向取猪皮,然后依次用洗必泰、生理盐水反复清洗,密封深低温冰箱冷冻备用;
B.猪脱细胞真皮基质的制备:全层皮肤在含有过氧化物的高渗盐溶液中慢速搅拌24至72小时,用去离子水反复清洗去除表皮层,然后转移到碱溶液中慢速搅拌24小时,去除所有细胞,获得真皮基质层,然后将所述真皮基质依次在磷酸盐缓冲液、去离子水溶液中超声反复清洗,最终获得瓷白色脱细胞真皮基质;
C.猪脱细胞真皮基质胶或者猪脱细胞真皮基质凝胶的制备:将所述脱细胞真皮基质放入研磨机中,加入去离子水,34000rpm/min进行间歇研磨,每次30秒,循环多次,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质胶;或者将所述脱细胞真皮基质放入酸溶液中1500rpm/min浸泡搅拌12至48小时,用纱布过滤获得脱细胞真皮基质凝胶;
D.猪脱细胞真皮基质支架的制备:将步骤C获得的猪脱细胞真皮基质胶或者猪脱细胞真皮基质凝胶在交联剂溶液中进行交联处理,置于冷冻干燥机中进行冻干,得到所述的猪脱细胞真皮基质支架。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤A中,所述猪是选自:家猪、巴马猪或藏香猪。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤A中,所述取皮鼓的刻度被调整为1mm至3mm,所取的猪皮的真皮层厚度为1mm至2mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤B中,所述盐溶液是选自:氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化钙溶液中的一种或两种以上的组合;所述过氧化物选自过氧乙酸和/或过氧化氢;所述碱是选自:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤B中,所述盐溶液的浓度选为1至3mol/L,所述盐溶液中过氧化物的体积比浓度为0.1至3%,所述碱溶液的浓度为0.5至1mol/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤C中,所述酸溶液去离子水与脱细胞真皮基质的质量比为1:6至1:8。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤C中,所述酸溶液是选自:盐酸溶液、甲酸溶液和乙酸溶液中的一种或两种以上的组合;所述酸溶液的体积比浓度为0.5%~3%。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤D中,所述交联剂溶液是选自:京尼平溶液、碳化二亚胺溶液或戊二醛溶液;所述交联剂溶液中体积比浓度为0.02至0.1%。
9.如权利要求1至8之一所述的制备方法得到的猪皮脱细胞真皮基质海绵支架。
10.如权利要求9所述的猪皮脱细胞真皮基质海绵支架在制备脱细胞真皮基质海绵敷料中的应用。
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