一種組織工程小口徑血管支架的成形方法及成形系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種組織工程小口徑血管支架的成形方法及成形系統(tǒng)，屬于組織工程學(xué)與血管組織修復(fù)領(lǐng)域。包括：（1）將PVA溶于去離子水中；（2）將殼聚糖溶于乙酸溶液中；（3）將上述PVA溶液與殼聚糖溶液混合；（4）將PCL溶于二氯甲烷和酒精的混合溶液；（5）將步驟（3）中的混合溶液通過旋轉(zhuǎn)紡絲，作為血管支架內(nèi)層和外層；（6）將步驟（4）中的溶液通過旋轉(zhuǎn)紡絲，作為血管支架中層。利用該成形方法及成形系統(tǒng)可成形具有典型3層結(jié)構(gòu)的血管支架且具有良好力學(xué)性能及生物相容性，對于后續(xù)血管支架的細胞培養(yǎng)并植入體內(nèi)進行血管修復(fù)具有明顯的優(yōu)勢。
【專利說明】一種組織工程小口徑血管支架的成形方法及成形系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組織工程小口徑血管支架的成形方法及成形系統(tǒng)，屬于組織工程學(xué)與血管組織修復(fù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]心腦血管類疾病嚴重危害人類健康，尤其是動脈硬化引起的冠心病，已成為人類死亡的主要原因之一。據(jù)世界衛(wèi)生組織的世界衛(wèi)生報告顯示，由心腦血管疾病導(dǎo)致的死亡人數(shù)約占總死亡人數(shù)的三分之一。在我國，心腦血管病的發(fā)病率和死亡率同樣居各種疾病之首。人們對血管缺損修復(fù)和替換的需求日益迫切，人們渴望得到一種能取代自體同源的血管移植，減少患者的痛苦，真正解決血管來源不足的問題。
[0003]我國國家基金委和中國機械工程協(xié)會分別組織著名專家出版的《中國機械工程技術(shù)線路圖》和《機械工程學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報告》中都明確了生物制造技術(shù)為重點研究領(lǐng)域，是2020年重要發(fā)展方向。特別是中國政府已經(jīng)提出到2015年人人享有康復(fù)服務(wù)的目標，并對科學(xué)研究人員提出了研究人體結(jié)構(gòu)組織體外構(gòu)建與規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)，以及人體多細胞復(fù)雜結(jié)構(gòu)組織構(gòu)建與缺損修復(fù)技術(shù)和生物制造技術(shù)。由此可見，隨著人們生活水平的不斷提高，解決中國人民健康問題已刻不容緩，人們對組織、器官的缺損修復(fù)和替換的需求日益迫切，不僅給BM技術(shù)的研究和廣泛應(yīng)用帶來前所未有的機遇，也必將加速使眾多由于疾病、事故等導(dǎo)致的組織，器官的缺損的完全治愈成為可能，將給越來越多的患者帶來健康和幸福。
[0004]在此背景下，如何 修復(fù)血管狹窄和缺損，解決血管來源的不足，從根本上解決血管修復(fù)和功能重建等問題，已成為生命科學(xué)、制造科學(xué)領(lǐng)域的國際性前沿課題。近年來，組織工程化血管支架的制造方法已成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界修復(fù)血管研究的熱點之一。
[0005]目前，以生物可降解支架為模板的傳統(tǒng)組織工程支架方法已經(jīng)在人工再生血管方面有一定應(yīng)用。但如何構(gòu)建一個具有典型3層完整結(jié)構(gòu)的組織工程小口徑血管支架(以下簡稱血管支架)還需要不斷地探索。靜電紡絲作為目前制備血管支架的主流技術(shù)手段，它能夠很好地模擬細胞外基質(zhì)微環(huán)境，在構(gòu)建血管支架方面具有獨特優(yōu)勢，但由于單一材料其制備的支架在力學(xué)性能與生物相容性方面難以兼顧，植入體內(nèi)降解性也難以控制。一種共混的材料即使可以兼顧到力學(xué)性能與生物相容性，但無法成形具有典型3層結(jié)構(gòu)的血管支架。
[0006]因此，構(gòu)建滿足力學(xué)性能要求、具有良好的生物相容性且具有特定三維空間構(gòu)型的血管支架，對血管組織的修復(fù)意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有血管支架在制備技術(shù)方面的不足，提出一種基于靜電紡絲制造技術(shù)，制備出具有典型3層完整結(jié)構(gòu)血管支架的制備方法。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種組織工程小口徑血管支架的成形方法，包括如下步驟:1)將聚乙烯醇(PolyvinylAlcohol, PVA)溶于70_80°C的去離子水中，在磁力攪拌器上加熱至沸騰后再攪拌10-20分鐘至完全溶解，得到PVA質(zhì)量分數(shù)為8%的溶液；
2)將殼聚糖溶于10%的乙酸溶液中，得到殼聚糖質(zhì)量分數(shù)為3%的溶液；
3)將上述PVA溶液與殼聚糖溶液以2:1的體積比混合，并充分攪拌5-10分鐘至均勻；
4)將聚己內(nèi)酯(Polycaprolactone,PCL)溶于二氯甲燒和酒精的混合溶液,配制出質(zhì)量分數(shù)4%的PCL溶液，其中，溶劑中的二氯甲烷和酒精的體積比為7:3 ；
5)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的內(nèi)層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500-1000r/min，轉(zhuǎn)軸直徑為3_6_ ；
6)將步驟3)中的混合溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲,作為血管支架的中間層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500-1000r/mim，轉(zhuǎn)軸直徑為3_6mm ；
7)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的外層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500-1000r/min，轉(zhuǎn)軸直徑為3-6mm;最后制備出具有典型3層結(jié)構(gòu)的血管支架。
[0009]進一步地，所述步驟5)和7)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.4mm ;電壓為10-15KV ;電場距離為10-18cm ;供料速率為15_20ul/min。
[0010]進一步地，所 述步驟6)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.6mm ;電壓為12-15KV ;電場距離為12-16cm ;供料速率為20_28ul/min。
[0011]一種組織工程小口徑血管支架的成形系統(tǒng)，應(yīng)用于上述的組織工程小口徑血管支架的成形方法，包括計算機控制系統(tǒng)，所述計算機控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與一個控制器相連，所述控制器分別與一個高壓電源、一個微量泵、一個旋轉(zhuǎn)接收裝置相連，以分別控制高壓電源的電場大小，微量泵供料速度的大小、旋轉(zhuǎn)接收裝置的轉(zhuǎn)速大小，所述微量泵與注射器連接。
[0012]進一步地，所述控制器為PLC或者單片機。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下突出實質(zhì)性特點和顯著技術(shù)進步:
1)本發(fā)明的制備血管支架，具有典型的3層結(jié)構(gòu)，將力學(xué)性能較好的PCL作為血管支架的中層，將生物相容性好的殼聚糖及PVA作為血管支架的內(nèi)層和外層，所制備出的血管支架既滿足力學(xué)性能的要求，又具有良好的生物相容性，可以很好的促進細胞的粘附、增殖及分化；
2)通過改變血管支架各層的厚度和工藝參數(shù)，可以制備具有一定材料梯度與結(jié)構(gòu)梯度的血管支架，以滿足不同的細胞；
3)本發(fā)明提出的血管支架制備方法具有制備工藝簡單、設(shè)備成本低廉，具有十分可觀的經(jīng)濟和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為組織工程小口徑血管支架的成形過程示意圖。
[0015]其中:1.殼聚糖和PVA溶液，2.血管支架內(nèi)層，3.PCL溶液，4.血管支架中層，5.殼聚糖和PVA溶液，6.血管支架外層。
[0016]圖2為組織工程小口徑血管支架的成形系統(tǒng)示意圖。
[0017]【具體實施方式】本發(fā)明結(jié)合附圖，【具體實施方式】詳述如下:
如圖2所示，一種組織工程小口徑血管支架的成形系統(tǒng)，包括計算機控制系統(tǒng)7，所述計算機控制系統(tǒng)7通過以太網(wǎng)與一個控制器8相連，所述控制器8分別與一個高壓電源9、一個微量泵10、一個旋轉(zhuǎn)接收裝置12相連，以分別控制高壓電源9的電場大小，微量泵10供料速度的大小、旋轉(zhuǎn)接收裝置12的轉(zhuǎn)速大小，所述微量泵10與注射器11連接。所述控制器8為PLC或者單片機。
[0018]實施例1:
參見圖1，本組織工程小口徑血管支架的成形方法，包括如下步驟:
1)將PVA溶于70°C的去離子水中，在磁力攪拌器上加熱至沸騰后再攪拌20分鐘至完全溶解，得到PVA質(zhì)量分數(shù)為8%的溶液；
2)將殼聚糖溶于10%的乙酸溶液中，得到殼聚糖質(zhì)量分數(shù)為3%的溶液；
3)將上述PVA溶液與殼聚糖溶液以2:1的體積比混合，并充分攪拌10分鐘至均勻；
4)將PCL溶于二氯甲烷和酒精的混合溶液，配制出質(zhì)量分數(shù)4%的PCL溶液，其中，溶劑中的二氯甲烷和酒精的體積比為7:3 ；
5)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的內(nèi)層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為3mm ； 6)將步驟3)中的混合溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲,作為血管支架的中間層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為3mm ；
7)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的外層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為3mm ;最后制備出具有典型3層結(jié)構(gòu)的血管支架。
[0019]所述步驟5)和7)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.4mm ;電壓為1KV ；電場距離為1cm ;供料速率為15ul/min。
[0020]所述步驟6)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.6mm ;電壓為12KV ;電場距離為12cm ;供料速率為20ul/min。
[0021]實施例2:
參見圖1，本組織工程小口徑血管支架的成形方法，包括如下步驟:
1)將PVA溶于75°C的去離子水中，在磁力攪拌器上加熱至沸騰后再攪拌15分鐘至完全溶解，得到PVA質(zhì)量分數(shù)為8%的溶液；
2)將殼聚糖溶于10%的乙酸溶液中，得到殼聚糖質(zhì)量分數(shù)為3%的溶液；
3)將上述PVA溶液與殼聚糖溶液以2:1的體積比混合，并充分攪拌8分鐘至均勻；
4)將PCL溶于二氯甲烷和酒精的混合溶液，配制出質(zhì)量分數(shù)4%的PCL溶液，其中，溶劑中的二氯甲烷和酒精的體積比為7:3 ；
5)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的內(nèi)層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為800r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為5mm ；
6)將步驟3)中的混合溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲,作為血管支架的中間層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為800r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為5mm ；
7)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的外層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為800r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為5mm ;最后制備出具有典型3層結(jié)構(gòu)的血管支架。
[0022]所述步驟5)和7)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.4mm ;電壓為12KV ；電場距離為15cm ;供料速率為18ul/min。
[0023]所述步驟6)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.6mm ;電壓為13KV ;電場距離為14cm ;供料速率為24ul/min。
[0024]實施例3:
參見圖1，本組織工程小口徑血管支架的成形方法，包括如下步驟:
1)將PVA溶于80°C的去離子水中，在磁力攪拌器上加熱至沸騰后再攪拌10分鐘至完全溶解，得到PVA質(zhì)量分數(shù)為8%的溶液；
2)將殼聚糖溶于10%的乙酸溶液中，得到殼聚糖質(zhì)量分數(shù)為3%的溶液；
3)將上述PVA溶液與殼聚糖溶液以2:1的體積比混合，并充分攪拌5分鐘至均勻；
4)將PCL溶于二氯甲烷和酒精的混合溶液，配制出質(zhì)量分數(shù)4%的PCL溶液，其中，溶劑中的二氯甲烷和酒精的體積比為7:3 ；
5)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的內(nèi)層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為1000r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為6mm ；
6)將步驟3)中的混合溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲,作為血管支架的中間層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為1000r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為6mm ； 7)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的外層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為1000r/min,轉(zhuǎn)軸直徑為6mm ;最后制備出具有典型3層結(jié)構(gòu)的血管支架。
[0025]所述步驟5)和7)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.4mm ;電壓為15KV ；電場距離為18cm ;供料速率為20ul/min。
[0026]所述步驟6)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.6mm ;電壓為15KV ;電場距離為16cm ;供料速率為28ul/min。
【權(quán)利要求】
1.一種組織工程小口徑血管支架的成形方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將聚乙烯醇，即PVA溶于70-80°C的去離子水中，在磁力攪拌器上加熱至沸騰后再攪拌10-20分鐘至完全溶解，得到PVA質(zhì)量分數(shù)為8%的溶液； 2)將殼聚糖溶于10%的乙酸溶液中，得到殼聚糖質(zhì)量分數(shù)為3%的溶液； 3)將上述PVA溶液與殼聚糖溶液以2:1的體積比混合，并充分攪拌5-10分鐘至均勻； 4)將聚己內(nèi)酯，即PCL溶于二氯甲烷和酒精的混合溶液，配制出質(zhì)量分數(shù)4%的PCL溶液，其中，溶劑中的二氯甲烷和酒精的體積比為7:3 ； 5)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的內(nèi)層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500-1000r/min，轉(zhuǎn)軸直徑為3_6_ ； 6)將步驟3)中的混合溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲,作為血管支架的中間層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500-1000r/mim，轉(zhuǎn)軸直徑為3_6mm ； 7)將步驟I)中的溶液取5ml通過旋轉(zhuǎn)接收裝置進行靜電紡絲，作為血管支架的外層，其中，旋轉(zhuǎn)速度為500-1000r/min，轉(zhuǎn)軸直徑為3-6mm;最后制備出具有典型3層結(jié)構(gòu)的血管支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織工程小口徑血管支架的成形方法，其特征在于，所述步驟5)和7)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.4mm;電壓為10-15KV ;電場距離為10-18cm ;供料速率為 15 -20ul/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織工程小口徑血管支架的成形方法，其特征在于，所述步驟6)中靜電紡絲條件為:靜電紡絲噴嘴內(nèi)徑為0.6mm;電壓為12-15KV ;電場距離為12-16cm ;供料速率為 20-28ul/min。
4.一種組織工程小口徑血管支架的成形系統(tǒng)，應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的組織工程小口徑血管支架的成形方法，其特征在于，包括計算機控制系統(tǒng)(7)，所述計算機控制系統(tǒng)(7)通過以太網(wǎng)與一個控制器(8)相連，所述控制器(8)分別與一個高壓電源(9)、一個微量泵(10)、一個旋轉(zhuǎn)接收裝置(12)相連，以分別控制高壓電源(9)的電場大小，微量泵(10)供料速度的大小、旋轉(zhuǎn)接收裝置(12)的轉(zhuǎn)速大小，所述微量泵(10)與注射器(11)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組織工程小口徑血管支架的成形系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(8)為PLC或者單片機。
【文檔編號】D04H1/728GK104027851SQ201410285081
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】劉媛媛, 向科, 陳海萍, 馬運敏, 余紅臣, 胡慶夕 申請人:上海大學(xué)