專利名稱：細胞和組織移植用金屬微囊的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種細胞微囊，特別是涉及采用金屬或合金材料制成對生物細胞或組織進行包埋移植的微囊。
背景技術(shù)：
大多數(shù)做完細胞或器官移植手術(shù)的患者在經(jīng)歷了痛苦的移植手術(shù)后，仍需花費一生的時間進行免疫抑制治療，以對抗免疫排斥反應。目前，一個解決方案是將外源性的細胞或器官包埋在半透明性的人工膜中，進行隔離，然后再移植到體內(nèi)，從而避免植入的細胞或器官與具有免疫效應的細胞和體液進行直接接觸，從而起到免疫隔離的作用。該技術(shù)起源于20世紀60年代，通常采用具有凝膠態(tài)的天然高分子材料或合成高分子材料作為微包囊的材料，如藻酸鹽，瓊脂，殼聚糖，聚丙烯酸脂，聚乙二醇，聚丙烯腈-氯乙烯共聚物等。從材料方面考慮，高分子材料的分子質(zhì)量，強度，化學組成以及包囊膜的厚度或?qū)訑?shù)等的變化會使膜的通透性發(fā)生變化，從微包囊的制備工藝考慮，制作微包囊所用高聚物溶液的濃度，凝膠化反應的時間，體系PH值以及添加劑的種類和用量等都會對膜的通透性和生物相容性產(chǎn)生顯著影響，使細胞在包埋過程中凋亡或功能喪失。而且，這類材料的微包囊在移植過程中，發(fā)現(xiàn)往往存在體積過大的問題。例如以胰島細胞移植為例，為維持人體正常的血糖水平，一般應該維持15,000～20,000 islets/kg的人體重量濃度水平，當采用通常制備的直徑為500μm左右的微包囊時，則為達到與一個胰島所具有的相同數(shù)目胰島細胞，所需的微包囊總體積約為一個標準胰島體積的37倍。同時，在生理環(huán)境下，采用凝聚態(tài)材料制成的微包囊還會發(fā)生吸水膨脹，導致微包囊體積變大和變形，從而會影響細胞功能的正常發(fā)揮和在體內(nèi)的長期穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供采用金屬或合金材料制成的對生物細胞或組織進行包埋移植的微囊，利用該金屬微囊對生物細胞進行細胞包埋，能夠減小移植的微包囊體積，使微包囊移植入人體后，不會在生理環(huán)境下發(fā)生吸水膨脹現(xiàn)象，使植入的細胞能正常發(fā)揮其功能和在體內(nèi)的長期穩(wěn)定性。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的細胞和組織移植用金屬微囊由具有良好生物兼容性的金屬或合金材料制成，金屬微囊基本呈空心球狀，其內(nèi)空腔用于放置經(jīng)分離、處理后的若干細胞或生物組織；所述金屬微囊的外半徑在0.05～5mm之間，金屬微囊的囊壁厚在0.001～0.5mm之間，金屬微囊的囊壁上設置有若干基本呈圓形的通孔，通孔的直徑在0.00005～0.01mm之間。
所述金屬微囊可以由鈦制成。所述金屬微囊也可以由鈦合金制成。
所述金屬微囊可以是由金作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦鍍層；所述金屬微囊可以是由金作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦合金鍍層。
所述金屬微囊也可以是由鐵作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦鍍層；所述金屬微囊由鐵作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦合金鍍層。
所述的微囊由兩個碗狀半球組成，兩個碗狀半球之間通過緊配合、壓接、粘接或激光焊接方式連接為一個整體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果(一)利用該金屬微囊對生物細胞進行細胞包埋，能夠減小移植的微包囊體積，使微包囊移植入人體后，不會在生理環(huán)境下發(fā)生吸水膨脹現(xiàn)象，使植入的細胞能正常發(fā)揮其功能和在體內(nèi)的長期穩(wěn)定性；(二)金屬微囊采用對人體無害且具有較好的生物相容性的金屬或合金材料制成，如鈦金屬，由于重量輕、生物相容性好、無毒性、耐腐蝕性好、體內(nèi)安定性良好、熱膨脹系數(shù)小、熔點高等優(yōu)點，從而可避免了采用高分子材料所具有的弊端機械強度低、降解去向不明、使用壽命短、使異種細胞暴露在人體內(nèi)可能導致不明病毒進入人體和基因轉(zhuǎn)移等問題。
具體實施例方式
許多金屬和合金由于對人體無害，較好的生物相容性等優(yōu)點而被廣泛應用于臨床治療中，例如鈦金屬由于重量輕、生物相容性好、無毒性、耐腐蝕性好、體內(nèi)安定性良好、熱膨脹系數(shù)小、熔點高等優(yōu)點而得到廣泛的應用，尤其在口腔醫(yī)學中的牙體種植中。通過精密鑄造將鈦金屬制成半球或半膠囊狀的薄殼，然后通過鍍膜工藝，在金屬表面鍍上一層防止氧化反應的薄膜。采用激光打孔技術(shù)在鍍膜后的薄殼上打上一排排小進制通孔，這些小通孔允許維持細胞存活的營養(yǎng)物質(zhì)和氧的供給以及細胞代謝產(chǎn)生的廢物排除，同時保證細胞分泌產(chǎn)生的特定因子可以通過擴散作用進入全身的細胞外間隙，并且具有免疫效應的細胞不能通過小通孔與移植細胞進行直接接觸，從而起到免疫隔離作用。將需移植的細胞放入薄殼中，將兩個半球或半膠囊狀的薄殼通過點焊的方式在接縫處進行焊接。最后將焊接好的微膠囊通過微創(chuàng)手術(shù)植入人體內(nèi)。
本發(fā)明的對生物細胞或組織進行包埋移植的金屬微囊基本呈空心球狀，由兩個碗狀半球組成。采用具有良好生物兼容性的金屬或合金材料制成。將該金屬或合金制成壁厚0.001～0.5mm，半徑在0.05～5mm的碗狀半球，視應用場合的不同在半球的球壁上打0.00005～0.01mm的小通孔，將分離、處理后的若干細胞或生物組織放入半球中，然后通過緊配合、壓接、粘接或激光焊接等方式將兩個半球合為一個整體，成為金屬或合金材料制成微囊，然后移植到人或生物體內(nèi)。用于疾病的治療或替代某種器官的功能。
實施例之一在石蠟或塑料上加工出半徑為0.05mm的凹面，然后采用電鍍(電鑄)的方法將純鈦鍍在石蠟或塑料模具上，壁厚為0.001mm，經(jīng)過加熱脫模、用激光打直徑為0.00005mm的通孔，而后切割得到碗狀的鈦半球，在半球上，經(jīng)過清洗、表面處理，將活細胞放入鈦半球后組裝成微囊，將兩個半球通過點焊的方式在接縫處進行焊接。
實施例之二在半徑為1.2mm凹面規(guī)律排列的金箔上，通過電鍍或離子噴鍍的方式在金箔表面鍍上一層鈦金屬，壁厚為0.11mm，再用激光打直徑為0.0002mm的通孔、而后切割得到碗狀的鈦半球，在半球上，經(jīng)過清洗、表面處理，將活細胞放入鈦半球后組裝成微囊，將兩個半球通過點焊的方式在接縫處進行焊接。
實施例之三用模具將鈦合金成型為半徑為2.4mm凹面的規(guī)律排列鈦箔，壁厚為0.22mm，再用激光打直徑為0.003mm的通孔，而后切割得到碗狀的鈦半球，在半球上，經(jīng)過清洗、表面處理，將活細胞放入鈦半球后組裝成微囊，將兩個半球通過點焊的方式在接縫處進行焊接。
實施例之四在模具上將金成型為半徑為2.6mm凹面并規(guī)律排列的金箔，壁厚為0.29mm，用激光打直徑為0.005mm的通孔，以此作為基底材料；在該基底材料的表面電鍍上鈦鍍層，而后切割得到碗狀的半球，在半球上，經(jīng)過清洗、表面處理，將活細胞放入鈦半球后組裝成微囊，將兩個半球通過點焊的方式在接縫處進行焊接。
實施例之五在模具上將金成型為半徑為3.8mm凹面并規(guī)律排列的金箔，壁厚為0.41mm，用激光打直徑為0.007mm的通孔，以此作為基底材料；在該基底材料的表面電鍍上鈦合金鍍層，而后切割得到碗狀的半球，在半球上，經(jīng)過清洗、表面處理，將活細胞放入鈦半球后組裝成微囊，將兩個半球通過點焊的方式在接縫處進行焊接。
實施例之六在模具上將鐵成型為半徑為4.6mm凹面并規(guī)律排列的鐵箔，壁厚為0.45mm，用激光打直徑為0.008mm的通孔，以此作為基底材料；在該基底材料的表面電鍍上鈦鍍層，而后切割得到碗狀的半球，在半球上，經(jīng)過清洗、表面處理，將活細胞放入鈦半球后組裝成微囊，將兩個半球通過點焊的方式在接縫處進行焊接。
實施例之七在模具上將鐵成型為半徑為4.9mm凹面并規(guī)律排列的鐵箔，壁厚為0.48mm，用激光打直徑為0.009mm的通孔，以此作為基底材料；在該基底材料的表面電鍍上鈦合金鍍層，而后切割得到碗狀的半球，在半球上，經(jīng)過清洗、表面處理，將活細胞放入鈦半球后組裝成微囊，將兩個半球通過點焊的方式在接縫處進行焊接。
權(quán)利要求
1.一種細胞和組織移植用金屬微囊，其特征在于，所述金屬微囊由具有良好生物兼容性的金屬或合金材料制成，金屬微囊基本呈現(xiàn)空心球狀，其內(nèi)空腔用于放置經(jīng)分離、處理后的若干細胞或生物組織；所述金屬微囊的外半徑在0.05～5mm之間，金屬微囊的囊壁厚在0.001～0.5mm之間，金屬微囊的囊壁上設置有若干基本呈圓形的通孔，通孔的直徑在0.00005～0.01mm之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞和組織移植用金屬微囊，其特征在于，所述金屬微囊由鈦制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞和組織移植用金屬微囊，其特征在于，所述金屬微囊由鈦合金制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞和組織移植用金屬微囊，其特征在于，所述金屬微囊由金作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦鍍層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞和組織移植用金屬微囊，其特征在于，所述金屬微囊由金作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦合金鍍層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞和組織移植用金屬微囊，其特征在于，所述金屬微囊由鐵作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦鍍層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞和組織移植用金屬微囊，其特征在于，所述金屬微囊由鐵作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦合金鍍層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞和組織移植用金屬微囊，其特征在于，所述的微囊由兩個碗狀半球組成，兩個碗狀半球之間通過緊配合、壓接、粘接或激光焊接方式連接為一個整體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種細胞和組織移植用金屬微囊，所述金屬微囊由具有良好生物兼容性的金屬或合金材料制成，如鈦、鈦合金，金屬微囊也可以是由金或鐵作為基底材料制成，該基底材料的表面設置有鈦鍍層或鈦合金鍍層。金屬微囊基本呈現(xiàn)空心球狀，其內(nèi)空腔用于放置經(jīng)分離、處理后的若干細胞或生物組織；所述金屬微囊的外半徑在0.05～5mm之間，金屬微囊的囊壁厚在0.001～0.5mm之間，金屬微囊的囊壁上設置有若干基本呈圓形的通孔，通孔的直徑在0.00005～0.01mm之間。利用本發(fā)明的金屬微囊對生物細胞進行細胞包埋，能夠減小移植的微包囊體積，使微包囊移植入人體后，不會在生理環(huán)境下發(fā)生吸水膨脹現(xiàn)象，使植入的細胞能正常發(fā)揮其功能和在體內(nèi)的長期穩(wěn)定性。
文檔編號C12N11/00GK1594561SQ200410019819
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者李剛, 詹敏晶, 林凌 申請人:天津大學