[发明专利]一种细胞衍生基质管状支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种细胞衍生基质管状支架及其制备方法。本发明的目的在于公开了一种在体外较好地模拟体内血管搏动的力学微环境下，利用人血管壁种子细胞培养出管径大小可调的组织工程血管，克服现有技术制备的血管材料缺乏足够的弹性、力学性能较差的不足，并在此基础上，运用脱细胞技术去除细胞，维持组织工程血管原有胶原纤维、弹性蛋白等结构蛋白的构象和空间结构分布，使其力学特性及力学强度与脱细胞前相似；同时去除细胞后，大大降低其免疫排斥反应；该支架由人源细胞分泌的细胞外基质组成，胶原蛋白的组成及含量与原生血管相似，使其具有良好的顺应性和生物相容性，符合再生医学的基本要求；植入后具有较好的抗血栓形成的作用，满足血管移植后的通畅性要求。

技术领域

本发明涉及一种细胞衍生基质管状支架及其制备方法，属于组织工程材料领域。

背景技术

心血管疾病是威胁人类健康的严重疾病。缺血性疾病，如动脉粥样硬化性心血管疾病，是全世界死亡率和发病率的主要原因之一。这些疾病导致了对血管移植物的持续需求，以解决重建或血管闭塞和动脉瘤等问题。随着移植血管外科手术的并发症、同种异体移植物的频繁短缺和大动物源性血管的免疫排斥反应等，在20世纪50年代首次引入了人工血管移植来替代闭塞的动脉血管。然而，尽管在药理学、材料学和设备制造各方面取得了进展，这些合成血管移植物的植入并未显著降低总死亡率和发病率。合成的小口径血管(直径≤6mm)移植物陆续表现出血管的顺应性和通畅率低，以及易感染等缺点。

组织工程血管支架材料目前主要面临的两个难题在于：1、体外静态条件下培养的小口径血管的胶原含量不足，且缺乏足够的弹性中膜支撑，力学强度弱，不能制备出具有与正常天然血管相似或相近的力学性能。2、单纯将可降解高分子材料植入体内后，自体细胞难以黏附生长，特别是内皮细胞，由此导致血管的远期通畅率较低。因此，寻求一种模拟体内心脏搏动力学微环境构建组织工程血管的方法是具有重大意义的。

细胞衍生基质管状支架可替换受损或患病的血管，作为血管移植物，其模拟正常血管细胞外基质成分、组合排列方式等，制备、重建或再生血管，且管径大小可调。支架材料的评判标准包括血管的高顺应性、强力学性能、低血栓性和再生重塑性，最终植入体内后能否成功的融合。为了培养较好的组织工程血管，重要的是要考虑血管的结构以及血管所处的微环境。

选取合适的种子细胞对于血管结构是十分关键的，如血管内膜中的内皮细胞可调节凝血、赋予内膜选择通透性并参与免疫细胞搬运。血管中膜是血管壁最厚的一层结构，主要含平滑肌细胞，可分泌胶原蛋白和弹性蛋白，而胶原蛋白的微观取向和纤维厚度决定了细胞外基质的宏观力学性能和嵌入细胞的行为，因此赋予血管一定的力学性能，起到维持血管张力的作用。同样血管外膜中成纤维细胞也可以分泌胶原蛋白和弹性蛋白，以维持血管的粘弹性，保证血管的生物力学性能。因此，种子细胞在满足具有增殖能力、避免免疫反应和可收获性的前提下，应保留原生血管中相关一种或多种细胞类型的合成作用以维持血管的生理功能，以形成与天然血管相似的组织工程血管。

体内的力学微环境对血管的力学性能的形成影响重大。生理状态下的血管搏动及血液流动引起的血管张力和剪切应力能够刺激内皮细胞和平滑肌细胞增殖迁移及分泌相应的生长因子，调节血管的屏障功能、胶原及弹性纤维的形成。因此，不考虑生物力学刺激因素，构建的血管将缺乏足够的力学强度，不能获得接近正常血管的组织结构及力学性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种细胞衍生基质管状支架及其制备方法，该细胞衍生基质管状支架能克服现有技术制备的血管材料缺乏具有生物活性的胶原蛋白，及与原生血管相当的胶原含量，且弹性、力学性能较差的不足。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种细胞衍生基质管状支架，所述细胞衍生基质管状支架为将细胞接种于可降解支架材料，施加力学刺激培养，获得具有良好力学性能的组织工程血管，然后进行脱细胞处理而得。