[发明专利]一种蛋白质自组装人工肝支架制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于蛋白质自组装特性的人工肝支架制备的方法。涉及细胞培养 技术领域，蛋白质自组装特性技术领域，生物打印器官技术领域。

背景技术

蛋白质是一种有机大分子物质，是维持生命活动和生长所必需的物质，同时也是 目前肝组织工程常用的材料之一。而蛋白质分子的自组装行为是指特定蛋白质结构单 元之间自发形成有序结构的行为。蛋白质分子在形成过程中表现出高度有序的自组装 特性。蛋白质的自组装行为是维持生命体系正常运转，促进生命体进化的重要保障和 推动力。蛋白质的变性是指蛋白质的二、三、四级结构的构象不稳定，在某些物理或 化学因素作用下，发生不同程度的改变。变性后的蛋白质疏水性基团暴露，在水中溶 解性降低。通过改变一些物理、化学因素可以促使蛋白质变性。紫外线照射就是一种 使蛋白质变性的物理因素。

蚕丝蛋白，又名丝素蛋白，是一种从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，其具有 良好的生物相容性和可降解性，能够促进细胞新陈代谢及维持皮肤正常生理状态；同 时蚕丝蛋白质还具有吸收紫外线的作用，而且蚕丝蛋白拥有较好的力学及物理性能等。 因此，目前蚕丝蛋白材料被广泛应用于生物医学材料领域，例如做细胞培养基质。基 于蚕丝蛋白以上特性，本次发明选用蚕丝蛋白作为使用蛋白质。

3D打印也称为“增材制造”，是一门以数据设计文件为基础，将材料逐层沉积以构 造成三维物体的新兴的快速成型技术。生物打印是将工业打印技术与生物医学技术相 结合，以人体细胞和生物材料为打印原料，进行组织和器官的仿生重建。利用生物打 印技术制备组织支架相比于其它组织工程支架快速成型技术具有不可比拟的优点，具 体体现在五个方面：第一，构建复杂组织或器官的精度高，能够实现细胞层面的组装 和构建。第二，可实现细胞与材料有机组合，打印能根据组织或器官中的不同细胞、 基质等实际情况，进行仿真排列和组合，且一次成型。第三，可以根据缺损组织或器 官的实际情况进行即时、快速、可控、真实的计算机三维模型再现。第四，个性化制 造复杂组织器官，成本可控。第五，可实现便携、高效、能耗低、生物材料用量少的 快速制造。

肝脏是人体的重要器官，是人体内物质代谢的中心，它具有代谢、排毒、循环调 节等功能。然而，肝癌、急性肝衰竭等疾病导致了每年大量的死亡，严重危胁人类的 健康，对于这些严重疾病的治疗，现在唯一可行的治疗方法是肝移植。由于肝脏是人 体独一无二的器官无法进行自体移植；而异体移植,很大的阻碍就是组织免疫排斥反 应，一旦抗排斥治疗失败，便意味着前功尽弃，并且由于严重的肝源短缺，大量患者 在等待肝移植的过程中死去。因此，研究人工肝脏成为解决这一问题的一个重要方法。 到目前为止，医学上关于人工肝脏的研制因其构成要素不同分为三大类：1.以人造材 料制成的非生物性人工肝脏(非生物性AL)。2.以动物摘出肝、交叉灌流肝等动物脏 器、细胞为材料制成的生物性人工肝脏(生物性AL)。3.人造材料和动物细胞两者结 合制成的杂交人工肝脏(杂交AL)。对于非生物性AL而言，由于其选用材料的主要 为人造材料，这导致制备的人工肝脏生物相容性较差，而且人体肝脏功能繁多，通过 人工方法将全部功能补全是不可能的。而生物性AL，由于其采用的是动物的脏器、 细胞为材料，这会导致异种免疫反应的超急性排斥反应，同时动物的某些传染疾病也 有可能通过脏器传染给人体。因此，在近些年，医学界提出杂交AL的想法，即将人 造材料和动物细胞两者相结合制成杂交人工肝脏。但到目前为止，医学生在制备杂交 AL时主要还是运用传统的技术，这存在技术难度大、研制时间周期长、成本高等一 系列问题。

因此，为克服传统技术存在的生物相容性差、引起排斥反应等不足，同时结合先 进生物打印技术，本发明率先提出了采用蚕丝蛋白作为支架材料，利用蛋白质自组装 特性同时结合先进生物打印技术制备肝脏支架的方法。

发明内容

当前随着3D打印技术的发展，将生物医学技术与3D打印技术结合起来，用以进 行人体组织和器官的仿生重建，已经逐渐成为将来的发展趋势。本发明就是将传统生 物医学技术与先进的3D打印技术相结合，提出了一种蛋白质自组装人工肝支架制备 方法，以高效制备肝脏支架。

本发明的技术方案为：

所述一种蛋白质自组装人工肝支架制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：制备打印材料：