壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及組織支架及其制備方法，尤其涉及一種用于組織移植的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架，并涉及這種復(fù)合支架的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膠原蛋白是組織最主要的結(jié)構(gòu)蛋白，是制作組織支架的最佳天然材料。但是，傳統(tǒng)支架制作方法構(gòu)建的膠原蛋白支架力學(xué)強(qiáng)度差，且支架纖維定向程度低，與正常組織結(jié)構(gòu)相比仍有較大的差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架及制備方法，以解決傳統(tǒng)支架制作方法構(gòu)建的膠原蛋白支架存在的上述技術(shù)問題中的至少一個(gè)。
[0004]本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:
[0005]一種壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架，該復(fù)合支架由一個(gè)聚乙烯醇電紡膜片和兩個(gè)壓縮膠原支架組成，所述聚乙烯醇電紡膜片上均勻設(shè)置若干小孔，所述若干小孔的直徑為10-80 μ m，孔間距為50-200 μ m，所述兩個(gè)壓縮膠原支架相對應(yīng)地設(shè)置在所述聚乙烯醇電紡膜片的兩個(gè)表面，與所述聚乙烯醇電紡膜片構(gòu)成三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合支架，壓縮膠原支架含有基質(zhì)細(xì)胞。
[0006]在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架中，優(yōu)選地，所述聚乙烯醇電紡膜片由多層納米纖維構(gòu)成。
[0007]在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架中，優(yōu)選地，構(gòu)成所述聚乙烯醇電紡膜片的多層納米纖維，在單層中纖維定向排列，不同層的纖維成角度交錯排列。
[0008]一種壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0009]制備聚乙烯醇電紡膜片，并在膜片上成型若干小孔；
[0010]配制含基質(zhì)細(xì)胞的膠原溶液，裝入模具，塑形，制得含基質(zhì)細(xì)胞的膠原支架；
[0011]在模具中，以所述聚乙烯醇電紡膜片為中間層，兩個(gè)含基質(zhì)細(xì)胞的膠原支架分別為頂層和底層，構(gòu)成復(fù)合支架；以及
[0012]將復(fù)合支架壓縮至指定厚度。
[0013]在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架的制備方法中，優(yōu)選地，該制備方法還包括:在所述的將復(fù)合支架壓縮至指定厚度的步驟之后，將復(fù)合支架置于基質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)液中一段時(shí)間，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的步驟。
[0014]在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架的制備方法中，優(yōu)選地，所述的制備聚乙烯醇電紡膜片，并在膜片上成型若干小孔的步驟中，采用具有平行雙薄碟定向纖維收集裝置和纖維收取裝置的靜電紡絲設(shè)備制備聚乙烯醇電紡膜片，具體包括:
[0015]配制質(zhì)量濃度為8% -12%的聚乙烯醇溶液，注入靜電紡絲設(shè)備的注射器中；
[0016]設(shè)置靜電紡絲設(shè)備的參數(shù)為:溶液流速為0.4-0.8mL/h，電壓為12-18KV，注射器針尖與收集裝置之間的距離為140-190_ ;以及
[0017]控制所述纖維收集裝置、纖維收取裝置以及電紡時(shí)間，制得所述聚乙烯醇電紡膜片。
[0018]在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架的制備方法中，優(yōu)選地，所述的控制所述纖維收集裝置、纖維收取裝置以及電紡時(shí)間，制得所述聚乙烯醇電紡膜片的步驟中，包括:控制兩個(gè)薄碟之間的電場，實(shí)現(xiàn)纖維的定向收集；和/或
[0019]控制纖維收取裝置周期性轉(zhuǎn)動并控制轉(zhuǎn)動角度，以收集到單層纖維定向排列、不同層的纖維成角度交錯排列的多層納米纖維膜；和/或
[0020]控制電紡時(shí)間，以獲得相應(yīng)厚度的多層納米纖維膜。
[0021 ] 在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架的制備方法中，優(yōu)選地，所述平行雙薄碟定向纖維收集裝置的薄碟的轉(zhuǎn)速介于200-1000rpm之間可調(diào)節(jié)，兩個(gè)薄碟之間的距離介于38-50mm之間可調(diào)節(jié)。通過控制兩個(gè)薄碟之間的距離，可以控制收集的納米纖維膜的長度，從而可以根據(jù)病患特點(diǎn)定制定長膜片。
[0022]在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架的制備方法中，優(yōu)選地，所述的配制含基質(zhì)細(xì)胞的膠原溶液，裝入模具，塑形，制得含基質(zhì)細(xì)胞的膠原支架的步驟中，包括:將2.06mg/mL無菌I型膠原溶液、10MEM培養(yǎng)液、以及2.0X 105/mL基質(zhì)細(xì)胞懸液充分混合，調(diào)整溶液PH值至中性，然后裝入模具，放入培養(yǎng)箱中塑形，制得含基質(zhì)細(xì)胞的膠原支架；
[0023]所述的將復(fù)合支架壓縮至指定厚度的步驟中，包括:將復(fù)合支架轉(zhuǎn)移到無菌吸水濾紙上，在復(fù)合支架的上下表面都鋪上無菌濾紗，在上層濾紗表面置蓋玻片，在蓋玻片上置重物壓縮復(fù)合支架，壓縮至指定厚度后移去重物、蓋玻片及濾紗，收集制作好的復(fù)合壓縮支架。
[0024]在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架的制備方法中，優(yōu)選地，所述的配制含基質(zhì)細(xì)胞的膠原溶液，裝入模具，塑形，制得含基質(zhì)細(xì)胞的膠原支架的步驟中，包括:根據(jù)需要調(diào)節(jié)膠原溶液中基質(zhì)細(xì)胞的密度，以最終獲得相應(yīng)細(xì)胞密度的壓縮膠原支架。
[0025]在上述的壓縮膠原-靜電紡絲膜-壓縮膠原復(fù)合支架的制備方法中，優(yōu)選地，所述的制備方法進(jìn)一步還包括:設(shè)置膠原支架及聚乙烯醇電紡膜片的厚度比例或在制備膠原支架的膠原溶液中添加生物活性材料，以控制復(fù)合支架的降解速度。
[0026]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]本發(fā)明結(jié)合靜電紡絲技術(shù)和壓縮支架技術(shù)，以膠原和PVA為主要材料，構(gòu)建了含基質(zhì)細(xì)胞的新型壓縮膠原-PVA電紡膜-壓縮膠原(三明治結(jié)構(gòu))的復(fù)合支架。該復(fù)合支架具有很好的力學(xué)性能和高的仿生性能，可以模擬天然組織的結(jié)構(gòu)與性能。
[0028]其中的定向/非定向PVA電紡膜膜厚可控，且可達(dá)毫米級厚度，可有效模擬組織的結(jié)構(gòu)；構(gòu)建出的含基質(zhì)細(xì)胞的、新型壓縮膠原-PVA定向電紡膜-壓縮膠原復(fù)合支架材料中基質(zhì)細(xì)胞存活率高于90% ;并最終通過承載上皮干細(xì)胞，進(jìn)行板層移植，移植效果良好。
【附圖說明】
[0029]圖1為一些實(shí)施例中采用的靜電紡絲設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為一些實(shí)施例中膠原凝膠形成過程的示意圖；
[0031]圖3為一些實(shí)施例中支架壓縮過程的示意圖。
[0032]圖中標(biāo)記說明如下:1_接地線；2_高壓電源；3_注射器；4-電紡溶液；5_納米纖維；6_定向纖維收集裝置；7_膠原溶液；8_基質(zhì)細(xì)胞；9_金屬模具；10_膠原凝膠。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。這些更詳細(xì)的描述旨在幫助理解本發(fā)明，而不應(yīng)被用于限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，可以不需要一些或者所有這些特定細(xì)節(jié)即可實(shí)施本發(fā)明。而在其它情況下，為了避免將發(fā)明創(chuàng)造淡化，未詳細(xì)描述眾所周知的內(nèi)容。
[0034]下面的一些實(shí)施例中，結(jié)合靜電紡絲技術(shù)與壓縮支架技術(shù)，以I型膠原和聚乙烯醇(PVA)為主要材料，構(gòu)建含有基質(zhì)細(xì)胞的新型壓縮膠原-PVA電紡膜-壓縮膠原(三明治結(jié)構(gòu))的復(fù)合支架，用于組織移植。聚乙烯醇(PVA)材料具有很好的生物相容性和降解性，并且通過靜電紡絲技術(shù)電紡的PVA納米纖維膜具有很好的力學(xué)性能，同時(shí)，通過控制靜電紡絲設(shè)備，可以收集到膜厚可控，且厚度可到毫米級的非定向以及單層纖維定向排列，層與層纖維間成角度交錯排列的定向納米纖維膜。因此將靜電紡絲技術(shù)與壓縮支架技術(shù)結(jié)合起來，以I型膠原和PVA為主要材料，構(gòu)建的含基質(zhì)細(xì)胞的新型壓縮膠原-PVA電紡膜-壓縮膠原(三明治結(jié)構(gòu))的復(fù)合支架具有很好的力學(xué)性能和高的仿生性能，可以模擬天然組織的結(jié)構(gòu)與性能。
[0035]實(shí)施例一:定向PVA納米纖維膜，接種角膜基質(zhì)細(xì)胞和上皮細(xì)胞，構(gòu)建組織工程角膜。
[0036]具體制備方法包括以下步驟:
[0037](I)、利用圖1所示的靜電紡絲設(shè)備制備單層纖維定向排列，不同層的纖維成角度交錯排列，膜厚可控，且厚度可到毫米級的PVA納米纖維膜片(即聚乙烯醇電紡膜片)，并在膜片上成型若干小孔。具體如下:
[0038]將聚乙烯醇固體顆粒在80°C蒸餾水中攪拌4h，配制成質(zhì)量濃度10%的PVA溶液，置于20mL的注射器中，與注射泵相連，注射器針頭為23G(內(nèi)徑0.34mm);
[0039]設(shè)置靜電紡絲設(shè)備的參數(shù)為:溶液流速為0.6mL/h，電壓為15KV，注射器針尖與收集裝置之間的距離為145mm，電紡時(shí)間為9h。上述參數(shù)下得到的PVA納米纖維支架定向程度為96%，厚度為300 μπι；
[0040]利用激光器在PVA膜片上均勻打孔，孔的直徑為50 μ m，孔間距為150 μ m。
[0041](2)、配制含基質(zhì)細(xì)胞的膠原溶液，裝入模具，塑形，制得含基質(zhì)細(xì)胞的膠原支架。具體的，參照圖2，將無菌I型膠原溶液(2.06mg/mL)、10MEM培養(yǎng)液、基質(zhì)細(xì)胞懸液(2.0 XlOVmL)充分混合，混合液體積0.9mL，調(diào)整溶液pH值至中性，將溶液移入預(yù)先定制的金屬模具9中，置于培養(yǎng)箱中塑形20min，得到300 μ m厚的膠原凝膠(膠原支架)10，使用相同的方法，得到另一個(gè)相同的含基質(zhì)細(xì)胞的膠原凝膠。
[0042](3)、在金屬模具中，以上述制備的兩個(gè)膠原凝膠分別做底層和頂層，以制備的PVA納米纖維膜做中間層，得到含基質(zhì)細(xì)胞的膠原凝膠-PVA電紡膜-膠原凝膠的復(fù)合支架，復(fù)合支架厚度為900 μ m。
[0043](4)、將復(fù)合支架壓縮至指定厚度。具體的，如圖3所示，將上述復(fù)合支架轉(zhuǎn)移到無菌吸水濾紙上，復(fù)合支架的上下表面都鋪上無菌濾紗(主要起保護(hù)作用)，在上層濾紗表面置蓋玻片，在蓋玻片上置重物壓縮塑形好的復(fù)合支架至500 μ m，移去重物、蓋玻片及濾紗，收集制作好的復(fù)合壓縮支架。
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