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CN101347638A - 可注射用的组织修补材料及其制备方法 - Google Patents

可注射用的组织修补材料及其制备方法 Download PDF

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CN101347638A CNA2008101507944A CN200810150794A CN101347638A CN 101347638 A CN101347638 A CN 101347638A CN A2008101507944 A CNA2008101507944 A CN A2008101507944A CN 200810150794 A CN200810150794 A CN 200810150794A CN 101347638 A CN101347638 A CN 101347638A
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黄馨慧
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XI'AN TISSUE ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH CENTER
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Abstract

一种可注射用的组织修补材料,其特点是将活细胞、药物缓释微球与凝胶溶液混合,注射到受区后可快速成型,充填软组织缺损并能促进损伤愈合;本发明所制备的可注射用的组织修补材料与已有技术相比,具有生物相容性高、能够快速任意塑型、能快速充填组织器官缺损的优点,并能促进成纤维细胞长入,新生的毛细血管形成,肉芽组织生成,促进损伤愈合;所含长期持续释放的生长因子或促进愈合的药物,能促进机体内或植入的细胞发挥更大的修复功能。

Description

可注射用的组织修补材料及其制备方法
技术领域
本发明属于组织工程的医用材料技术领域,具体涉及一种可注射的组织修补材料及其制备方法。
背景技术
目前在组织缺损的修复中,非手术性治疗的增长迅速,所占比例已经超过80%;其中,软组织充填剂注射是非手术治疗的重要手段。随着科学技术的不断发展,软组织填充材料也越来越多,例如硅胶、胶原蛋白、聚丙稀酰胺、水凝胶等。但是这些充填材料存在有生物相容性不高、植入体内后容易降解、难以保持长期充填效果的缺点。
机体内的细胞可以合成并分泌细胞外基质,能促进胶原蛋白分子的合成、交联,恢复缺损的组织。因此采用细胞注射治疗是极具应用前景的治疗方法,可弥补上述材料的不足,达到比较持久的修复效果。
目前已应用的含有细胞的注射产品,例如自体成纤维细胞产品艾斯丽质(Isolagen),是将自体皮肤的成纤维细胞在体外进行传代培养后形成的制剂;其将传代培养的细胞于24小时内注射到软组织凹陷区的真皮浅层,用于填充真皮和皮下凹陷性缺损(如口周皱纹及鼻唇沟过深)、凹陷性痤疮瘢痕、光化性及老化性皮肤瘢痕等;其主要缺点是产品为液态,注射到局部组织后难以控制其分布,不能塑型,并存在有注射不均匀的情况;另外此类产品中缺乏能够长期控制释放的生长因子,使植入的细胞达不到理想生存的微环境,影响其功能功效的发挥。
理想的可注射的组织修补材料是包含组织修复所需的活性细胞,其生物相容性高、能够快速任意塑型,充填后具有三维形态的修复作用。
经检索,未见有关此类产品的应用和文献的报道。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明的目的是提供一种可注射用的组织修补材料及其制备方法,所制备的修补材料含有活性细胞,能主动修补组织器官缺损并促进损伤愈合,具有生物相容性高、无毒害、可快速塑型的优点。
本发明所提出可注射用的组织修补材料,其组成包含有活细胞和含有药物缓释微球的凝胶溶液,在混合后注射到组织损伤区,可快速塑型充填软组织缺损,并能促进组织愈合;所述的活细胞为成体细胞、或是成体干细胞,包括皮肤细胞、软骨细胞、肌肉细胞、脂肪细胞、骨髓间充质干细胞、造血干细胞、皮肤干细胞、间充质干细胞、肌肉干细胞、脂肪干细胞的任一种或是几种,其选择是根据所修复组织受区的需求确定;所述的药物缓释微球是由机体可接受的生物可降解材料制备而成,微球的材质包括胶原蛋白、明胶、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸聚羟基乙酸共聚物、多糖的任一种或是几种的混合,微球粒径为50~200μm,其内结合有生长因子、抗菌药物、麻醉药物的任一种或是几种,其选择是根据所修复组织的需求确定;所述的凝胶是机体可接受的生物胶,包括纤维蛋白原、纤维蛋白、海藻酸盐、胶原蛋白、透明质酸、硫酸软骨素、水凝胶、骨胶、明胶、果胶的任一种或是几种的混合。
本发明可注射用的组织修补材料的特征还在于,为便于保存和使用,可将细胞悬液作为组分A;药物缓释微球与凝胶溶液混合均匀作为组分B;使用前将组分A与组分B快速混匀;所形成混合物中细胞的终浓度为106~108个/ml,药物缓释微球的终浓度为10~50mg/ml,凝胶的终浓度为5~50mg/ml。为使凝胶溶液有效凝固,在混合物中可按凝胶的特性加有促凝剂,促凝剂可以是凝血酶、第八因子、氯化钙的任一种或是几种;其中凝血酶的终浓度为100~500国际单位/ml,第八因子的终浓度为5~50单位/ml,氯化钙的终浓度为10~100mM。所制备的修补材料混匀后应迅速填补或注射到组织损伤区,根据需要塑型。
本发明所述可注射用的组织修补材料的制备方法,包括有细胞的获取和药物缓释微球的获得以及组织修补材料的制备,具体步骤如下:
根据所修复组织受区的需求选择细胞的类型,按常规的细胞培养技术进行体外培养,细胞的大规模扩增可采用细胞工厂、生物反应器的方法进行,将获取的细胞悬液作为组分A;通过市购或是采用已有的技术方法获得药物缓释微球,冷冻干燥后灭菌消毒备用。
可注射用的组织修补材料的制备:将药物缓释微球与凝胶溶液充分混匀后作为组分B;使用前将组分A与组分B快速混匀,所形成的混合物中细胞的终浓度为106~108个/ml;药物缓释微球的终浓度为10~50mg/ml;凝胶的终浓度为5~50mg/ml。为使凝胶有效凝固,在混合物中可按凝胶的特性加有促凝剂,促凝剂可以是凝血酶、第八因子、氯化钙的任一种或是几种;其中凝血酶的终浓度为100~500国际单位/ml;第八因子的终浓度为5~50单位/ml;氯化钙的终浓度为10~100mM。所制备的修补材料混匀后应迅速修补或注射到组织损伤区,在2~5分钟内根据需要完成塑型。
本发明制备的可注射用的组织修补材料,具有以下优点:含有能够主动修补组织器官缺损的活细胞,可以是自体/异体来源,来源广泛,生物相容性高、无毒害,能够快速任意塑型;并能促进成纤维细胞长入、新生的毛细血管形成、肉芽组织生成、促进损伤愈合;所含长期持续释放的生长因子及促进愈合的药物,能促进机体和植入的细胞发挥更大的修复功能,具有在分子水平引导细胞分化、增殖、构架、形成组织,加速组织修复的作用。
本发明制备的可注射用的组织修补材料在临床应用的作用有:(1)可作为软组织缺损的充填物,用于机体凹陷畸形的修复;(2)可修复机体深部和不规则形态组织的缺损;(3)用于先天性软组织缺陷、骨/软骨缺损修复、腭咽闭合不全、声带闭合不全及压力性尿失禁等整形外科手术;(4)还可以使面貌年轻化治疗、组织轮廓增大隆起、非特异性调整及塑型。
具体实施方式
以下结合实例对本发明技术方案做进一步的详细说明。
实例1:可注射用的皮肤组织修补材料
步骤1).成纤维细胞的扩增培养:无菌获取异体皮肤组织,去除脂肪层,切成5mm×10mm大小,中性蛋白酶消化后,分离表皮和真皮组织,用600U/ml胶原酶消化真皮组织1小时;消化完成后将真皮组织吹散收集细胞液,离心后弃上清获取成纤维细胞;加入成纤维细胞培养液后吹悬细胞,接种入培养瓶补足培养液,培养至所需数量,收集细胞悬液作为组分A。
步骤2).碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)缓释微球的制备方法,可参照文献(《复合bFGF缓释微球的制备及其对成纤维细胞增殖作用的实验研究》生物医学工程研究.200423(2):108-110.)进行。步骤如下:将含有乳化剂斯潘(Span-80)1%的液体石蜡30ml预热至55℃,搅拌下滴加同样温度的明胶水溶液4ml,调节搅拌速度至450r/min搅拌8~9min;形成油包水乳剂后迅速改冰浴,继续搅拌使其固化;加入25%戊二醛0.1ml,搅拌下预固化,再于4℃固化一天,洗涤后干燥,得淡黄色粉末状微球,取干燥微球0.1g溶胀于含有5μg bFGF的10ml双蒸水中浸泡一天,冷冻干燥后,钴60照射灭菌备用。
步骤3).可注射用的皮肤组织修补材料的制备:用生理盐水溶解纤维蛋白原制备凝胶溶液,混匀后加入bFGF缓释微球形成组分B;再将凝血酶、第八因子和氯化钙溶解于生理盐水配制促凝剂;使用前将组分A与组分B迅速混匀,同时加入促凝剂,形成可注射用的皮肤组织修补材料;其中成纤维细胞的终浓度为5×107个/ml,纤维蛋白原的终浓度为25mg/ml,bFGF缓释微球的终浓度为30mg/ml,凝血酶的终浓度为300国际单位/ml,第八因子的终浓度为20单位/ml,氯化钙的终浓度为100mM。其应在1分钟内完成皮下注射,并按设计要求在3分钟内塑型为所需外形。该修补材料在凝血酶的作用下,纤维蛋白原裂解,形成纤维蛋白单体,单体自动聚合,形成不稳定的纤维蛋白,在第八因子的参与下进一步交联形成稳定的纤维蛋白凝固体。
本实例制备的可注射用皮肤组织修补材料适用于皮肤组织缺损的充填,和体表凹陷畸形的修复,以及面部除皱、组织轮廓增大和塑型等方面的整形。
实例2:可注射用的脂肪组织修补材料的制备
步骤1).脂肪细胞的扩增培养:无菌获取自体脂肪组织,切成1mm3大小,用300U/ml胶原酶液消化1小时后,将脂肪组织吹散,收集细胞液,离心后弃去上清获取脂肪细胞;加入脂肪细胞培养液后吹悬细胞,接种入培养瓶补足培养液,培养至所需数量,收集细胞悬液作为组分A。
步骤2).选用氟比洛芬酯脂微球(北京泰德制药公司生产,具有抗炎、止痛及解热作用,临床用于疼痛或炎症疾病的治疗)备用。
步骤3).可注射用的脂肪组织修补材料的制备:用生理盐水溶解纤维蛋白、胶原蛋白和透明质酸制备凝胶溶液,混匀后加入氟比洛芬酯脂缓释微球形成组分B;使用前将组分A与组分B迅速混合,形成可注射用的脂肪组织修补材料;其中脂肪细胞的终浓度为107个/ml,纤维蛋白、胶原蛋白和透明质酸混合物的终浓度为10mg/ml,缓释微球的终浓度为50mg/ml。其应迅速完成皮下注射,并按设计要求在3~5分钟内完成塑形。
本实例制备的可注射用脂肪组织修补材料适用于:(1)脂肪组织缺损的充填;(2)用于先天性乳房发育不良,哺乳后乳房萎缩,双侧乳房大小不对称,乳头凹陷畸形;(3)用于充填面部皮下凹陷性缺损或畸形;(4)用于吸脂术后的凹陷,身体臀部、大腿、小腿弯曲等部位软组织凹陷的充填;(5)先天或后天性(外伤、烧伤、药物使用)身体软组织发育不良者(乳房等);(6)身体某部位在周径和体形上不对称。
实例3:可注射用软骨组织修补材料的制备
步骤1).软骨细胞的扩增培养:无菌获取异体软骨组织,切成小米粒大小,用400U/ml胶原酶液消化软骨组织后,将软骨组织吹散收集细胞液,离心后弃去上清获取软骨细胞;加入软骨细胞培养液后吹悬细胞,接种入培养瓶补足培养液,培养至所需数量,收集细胞悬液作为组分A。
步骤2).胰岛素样生长因子1(IGF-1)缓释微球的制备:缓释微球的制备按实例1进行;取干燥微球0.1g溶胀于含有10μg IGF-1的10ml双蒸水中浸泡一天,冷冻干燥后,60Co照射灭菌备用。
步骤3).可注射用软骨组织修补材料的制备:使用生理盐水溶解海藻酸钠制备凝胶溶液,加入IGF-1缓释微球充分混匀后形成组分B;使用前将组分A与组分B迅速混合,同时加入氯化钙促凝剂,形成可注射用软骨组织修补材料;其中软骨细胞的终浓度为106个/ml;IGF-1缓释微球的终浓度为10mg/ml;海藻酸钠的终浓度为40mg/ml,氯化钙的终浓度为40mM;其应在1分钟内完成组织内注射,并按设计要求在2~5分钟内完成塑型。
本实例制备的可注射用的软骨组织修补材料,适用于软骨组织缺损的充填,用于修复关节软骨损伤,还可用于鼻、耳等面部整形方面。

Claims (4)

1、一种可注射用的组织修补材料,其特征在于,其组成包含有活细胞和含有药物缓释微球的凝胶溶液;所述的活细胞为成体细胞、或是成体干细胞;所述的药物缓释微球是由机体可接受的生物可降解材料制备,微球粒径为50~200μm,其内结合有药物;所述的凝胶是机体可接受的生物胶。
2、根据权利要求1所述的组织修补材料,其特征在于,将细胞悬液作为组分A;药物缓释微球与凝胶溶液混合均匀后作为组分B;使用前将组分A与组分B混匀;所形成混合物中细胞的终浓度为106~108个/ml,药物缓释微球的终浓度为10~50mg/ml,凝胶的终浓度为5~50mg/ml。
3、根据权利要求2所述的组织修补材料,其特征在于,在混合物中添加有凝血酶、第八因子、氯化钙的任一种或是几种;凝血酶的终浓度为100~500国际单位/ml,第八因子的终浓度为5~50单位/ml,氯化钙的终浓度为10~100mM。
4、制备权利要求1~3所述组织修补材料的任一种方法,包括有细胞获取和药物缓释微球获得的步骤,其特征在于,将药物缓释微球与凝胶溶液充分混匀后作为组分B,细胞悬液为组分A;用前将组分A与组分B快速混匀。
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