[发明专利]基于3D细胞打印技术的损伤组织修复体及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于3D细胞打印技术领域，具体涉及一种基于3D细胞打印技术的损伤组织修复体及制备方法。

背景技术

在传统的组织工程中，对受损器官的修复主要是将该受损组织细胞在体外培养扩增后，附着在预先设计好的生物支架材料上，构成“细胞+支架”的复合体，再植入机体中相应的病损部位。随着细胞的生长繁殖，支架材料逐渐降解，最后形成具有生理功能和结构的组织或器官，从而达到组织器官修复或再生的目的。而其中，“细胞+支架”的复合体由于需要是具有自然组织特性(细胞微环境、三维组织、细胞间相互作用)的活性组织器官，所以对细胞本身和支架材料类型要求比较严。比较能够用于人体的组织器官修复的支架，一般都是采用水凝胶固化制备，定植机体内之后能被自然降解，且排异较少，成为最适于的支架基材。同时，为了最大化地与修复组织器官的形态吻合，多采用3D细胞打印技术，将细胞按照与损伤组织相吻合的特定形状打印在支架上之后，然后即得到复合体。

但是，采用通常制备的“细胞+支架”的复合体，由于技术和材质的限制该种“复合体”所形成的组织或器官内无血管，定植以后氧气和养料的供应不足，容易引起组织或器官的坏死。而且，采用损伤处组织细胞进行体外扩增后构建的复合体，形成的结构不具有靶向修复受损组织的功能，也不具备定向分化的能力，使得定植之后初期扩增是无向性的扩增；并且这些细胞自身不具备免疫调节能力，不能释放相应的免疫调节因子，很容易被外源抗原性物质杀死。使得复合体定植之后，修复的效果达不到应有的预期。

发明内容

本发明实施的目的在于克服的缺陷，提供一种形态能直接与损伤组织吻合、且靶向修复功能更佳的基于3D细胞打印技术的损伤组织修复体。

为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：

一种基于3D细胞打印技术的损伤组织修复体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取干细胞和细胞外基质；

将所述细胞外基质进行固化，制备细胞支架；

通过3D细胞打印将所述干细胞打印至所述细胞支架上。

采用本发明的上述基于3D细胞打印技术的损伤组织修复体的制备方法，以细胞外基质作为基材制备细胞支架，然后通过3D打印的方式将干细胞按照所需修复的损伤组织的形态打印至细胞支架上形成修复体；方法过程简单，采用将干细胞和支架按照所需的形态一次打印即可，制备得到的修复体自身的形态能直接与损伤组织吻合；且更适于细胞之间营养及氧气的传递以及更好地靶向修复功能。

在本发明上述制备方法的基础上，本发明进一步还提出一种采用上述方法制备得到的基于3D细胞打印技术的损伤组织修复体。本发明制备得到的损伤组织修复体，定植于机体内之后，细胞外基质制备的支架能较好地与机体内组织融合，有利于传递了细胞与环境之间、细胞之间的相互作用、细胞生长因子之间的生物信号、化学信号和物理信号，便于细胞之间营养及氧气的传递等问题；而相应间充质干细胞自身的分化、免疫、以及受细胞外基质中细胞表面细胞粘附分子和粘合素调节的特性，能具有更好地靶向修复功能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实例提出一种基于3D细胞打印技术的损伤组织修复体的制备方法，包括如下步骤：

S10，获取干细胞和细胞外基质；

S20，将细胞外基质进行固化，制备细胞支架；

S30，通过3D细胞打印技术将干细胞打印至细胞支架上。

本发明的上述步骤中，以3D细胞打印技术为基础进行“细胞+支架”复合体的制备；其中，细胞部分采用干细胞，尤佳的是采用来源于脐血的间充质干细胞，而支架部分采用细胞外基质材质制备。经过对普通复合体定植于机体之后支架降解和细胞生长过程的跟踪，细胞的生长情况与支架的降解程度直接相关；定植之后，细胞本身是吸附在支架的孔隙内的，不具有与其他正常组织细胞所处于的代谢环境，逐渐会偏向死亡。本发明经过对支架进行考量和研究之后，采用细胞外基质作为基材制备细胞支架。原因在于，细胞外基质主要由纤维结构蛋白、多糖(主要含有透明质酸)、蛋白多糖三部分组成；而纤维结构蛋白中含有胶原蛋白、弹性蛋白、层粘连蛋白和纤连蛋白，其中胶原蛋白为最重要的成分。这些蛋白为大分子，能够形成坚韧的三股螺旋结构纤维。蛋白多糖中主要含有糖胺多糖的硫酸软骨素和硫酸肝素糖蛋白，也有透明质酸，此外细胞外间质还吸收了多种细胞生长因子和蛋白酶。