[实用新型]一种基于水凝胶的中空管结构

说明书

本实用新型公开了一种基于水凝胶的中空管结构。所述中空管结构包括一中空管腔和包覆于所述中空管腔的外壁上的若干层凝胶层；所述中空管腔的横截面为圆形、正方形、梯形、五角星形、多边形或其他异形封闭图形；所述中空管腔具有单根或多分叉结构。本实用新型的中空管结构，具有多层的水凝胶结构，其中的中空管腔的几何形态灵活，可分叉，可变直径，可变形状，可以更加满足血管、气管等真实组织的仿生需求；且所述水凝胶结构可装载细胞，具有广阔应用前景。

技术领域

本实用新型涉及一种基于水凝胶的中空管结构。

背景技术

中空管状结构是一种人体内常见的组织结构特征，比如血管、气管、胆管、肠道等。同时，这些管状结构往往存在多层壁面的特征，在体外仿生设计和制造中，对这种多层中空管状结构的构建是一个重大的需求，特别是在构建组织工程血管方面。当前的组织工程技术在构建仿生血管时，多采用同轴喷头或同轴流道的微流体装置，挤出尺寸均匀的、无分叉的单根中空管，管壁的层数存在一定的局限(随着管壁层数的增加，装置复杂程度变高，操作不稳定，目前这些方法成型3层以下居多)。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种中空管结构，具体是基于水凝胶的中空管结构，其结构多样。

本实用新型所提供的中空管结构，它包括一中空管腔和包覆于所述中空管腔的外壁上的若干层凝胶层。

所述的中空管结构中，所述中空管腔的横截面可为圆形、正方形、梯形、五角星形、多边形或其他异形封闭图形。

所述的中空管结构中，所述中空管腔具有单根或多分叉结构。

所述的中空管结构中，所述多分叉结构的各轴线在二维平面或三维空间内。

所述的中空管结构中，沿轴线方向，所述中空管腔的横截面的形状和/或尺寸发生变化，如由粗到细、由圆柱渐变为方柱。

所述的中空管结构中，所述中空管腔具有二级分叉结构。

所述的中空管结构中，所述中空管腔的内径为0.05～50mm，可根据具体应用确定其内径。

所述的中空管结构中，所述中空管结构包括1～15层所述凝胶层，可根据具体应用确定层数。

所述的中空管结构中，所述凝胶层的厚度相等或不等。

本实用新型中空管结构中，所述凝胶层可采用海藻酸盐凝胶层，具体可由海藻酸钠与二价阳离子经交联形成，如采用海藻酸钠与钙离子交联形成海藻酸钙凝胶层。所述海藻酸盐凝胶层的厚度可通过控制海藻酸钠与二价阳离子的接触(交联)时间进行调整。

为了扩展所述中空管结构的应用，可在所述凝胶层中添加其它组分，如1)胶原、纤维蛋白原、基质胶、纤连蛋白、透明质酸、明胶、壳聚糖和聚乙二醇中任一种，即天然或合成的蛋白、多糖等成分：2)内皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞、软骨细胞、肝细胞、心肌细胞、神经细胞癌细胞各种成体干细胞、胚胎干细胞和诱导多能干细胞中任一种，即各种哺乳动物原代细胞或成熟细胞系；3)细菌或病毒；4)药物和/或核酸分子，比如抗癌药物、siRNA等；上述组分可通过添加于海藻酸钠溶液中的方式装载于所述凝胶层中。

本实用新型中空管结构中，所述中空管腔可通过温敏凝胶芯的成型与溶解得到，所述温敏凝胶芯的形状决定了所述中空管腔的形状。所述温敏凝胶芯可通过如下方式得到：

1)将温敏溶液浇注到采用金属、高分子塑料、高分子弹性体等材料制成的模具中(比如可以采用3D打印技术打印定制化模具)，等待凝胶完成即取出待用。

2)用注射器吸取温敏溶液，等待凝胶完成，截断注射器前端，将凝胶芯推挤出即得到与注射器内部尺寸一致的凝胶芯。

3)采用3D打印方法，将温敏溶液打印成想要的形状并进行凝胶。