[发明专利]一种仿生气管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种仿生气管的制备方法，步骤包括：S1、通过熔融静电直写技术构建仿生气管支架；S2、将软骨细胞种植至所述仿生气管支架；S3、诱导所述软骨细胞分化，以形成完整的软骨组织；S4、进行透壁血管化，即得一种内含环状软骨以及透壁血管的仿生气管。本发明针对现有临床应用的气管修复技术的不足，制备出一种形成能够在生物体内稳定存在且在结构和功能上均与天然组织类似的基于静电直写支架构建内含环状软骨与透壁血管的仿生气管；通过对支架种植方式的创新性设计，使得移植物在预血管化过程中产生类似于生理气管的透壁血管结构，进而为移植物内层结构提供营养和代谢支持。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种仿生气管及其制备方法。

背景技术

肿瘤、创伤和感染均可导致气管损伤和狭窄的发生，严重时危及患者生命。对于损伤或狭窄气管，外科切除后行端-端吻合是最有效的治疗方案之一。然而当气管病损长度过大时(超过成人气管全长1/2或儿童全长1/3)，较大的切除范围将会导致吻合口张力增大，带来严重术后并发症。因此，针对长段气管病损的患者常需植入生物相容性和力学性能良好的替代物以修复气管缺失部分。

目前，临床上对于长段气管病损的治疗手段有限，常用的气管替代方式包括：人工假体气管替代、同种异体气管移植和自体组织重建气管。人工假体气管一般由金属或有机材料制备，但因其组织相容性差，缺少血液供应和上皮组织覆盖，极易引起周围肉芽组织增生，导致闭塞管腔，造成气道感染、狭窄甚至塌陷、破裂；同种异体气管移植时常面临供体缺乏、术后需长期接受免疫抑制治疗的问题，同时，气道手术血运重建困难，易导致移植物坏死、感染甚至危及生命，这也限制了其临床应用；自体组织(如颈部或前臂肌皮瓣)重建的类气管组织在结构和功能上无法完全模拟天然气管，同时，在组织的获取过程中会带来额外的手术创伤。因此，上述三种气管替代物均难以满足临床实际需求。

最近，组织工程气管的出现为长段气管修复带来了新的希望。但由于气管不具有单独的供血动脉及引流静脉，血供主要来源于甲状腺和食管周围组织的毛细血管网。因此，如何在移植进入体内之后保持充足的血液供应成为限制其发展的主要因素。目前报道的组织工程气管多是在单纯致密软骨管状结构体外成型后，将其置于生物体皮下或肌皮瓣部位借助该区域组织血运完成预血管化。但是此种方法产生的血管绝大部分分布于软骨管外侧壁，基本无法穿透致密的软骨组织到达具有气管上皮组织覆盖的气管内壁。当移植物较短，血管尚可通过移植气管两端延伸覆盖气管内壁，为管腔内壁结构提供营养代谢支持。但对于长段气管而言，血管无法到达的部分上皮的营养和代谢将无法保证，使得气管丧失了清洁和防御功能，进而造成感染、炎症、塌陷，严重时甚至威胁生命。

随着熔融静电直写(Melt Electrowritten，MEW)技术的发展，综合静电纺丝技术和3D打印技术两者优势，使通过超细纤维支架定向构建个性化组织工程支架成为可能。MEW产生的超细纤维的尺度与细胞尺度相近，细胞更容易粘附于纤维丝上，从而更好地生长，保持较高的增殖率。另一方面，在3D打印技术的支持下，超细纤维丝能够定向构建形态各异的细胞支架，可以根据患者缺失气管的长度、粗细和厚度等参数进行个性化设计。与传统支架相比，MEW技术能够在精准控制支架几何形状和内部结构的同时为细胞提供了更有利的微环境，在组织工程领域具有广阔的应用前景。

综上所述，本专利通过软骨原代提取、促软骨细胞基质分泌和透壁血管生成技术，形成能够在生物体内稳定存在且在结构和功能上均与天然组织类似的基于静电直写支架构建内含环状软骨与透壁血管的仿生气管。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种仿生气管及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

提供一种仿生气管的制备方法，步骤包括：

S1、通过熔融静电直写技术构建仿生气管支架；

S2、将软骨细胞种植至所述仿生气管支架；