背景技术:
1、人体组织和器官移植物的生物工程化有望解决捐赠器官短缺的问题,并为治疗无法轻易进行移植的疾患提供新的组织。然而,实现这一目标可能需要重建天然内皮结构,特别是连续的基底膜。
2、目前制造工程化血管网络的方法不允许在通道周围创建连续的基底膜结构。这种结构对于正常的血管功能很重要,因为它为内皮细胞层提供了稳定的衬底,同时也为细胞浸润、动脉瘤和压力引起的破裂提供了坚实的物理屏障。在用于体外灌注或通过血管吻合植入的接触血液的生物工程化移植物的情况下,连续工程化基底膜结构可以提供一种调节或抑制天然免疫系统与工程化组织移植物的相互作用的手段。
3、有必要创建一个具有明确架构的工程化血管网络,该网络在移植物内部并入了连续基底膜结构。
技术实现思路
1、申请人已意外地发现,通过利用电纺丝和合适的牺牲材料,可以制造出由连续纤维膜包围的血管网络。此种血管网络具有很大的优势,因为它能承受比其他工程化血管网络更高的压力,使其适合于体内更高压力的应用。进一步地,此种血管网络可以被设计来降低或消除植入该网络内部的细胞的免疫原性。此外,此种血管网络使得能够使用密度较低的周围材料,该周围材料更好地模拟一些身体组织(例如上皮组织、软组织),并且在一些应用中可以易于被宿主重塑。
2、本发明的一些方面涉及一种设备,其包括一个或多个限定管腔空间的通道,其中该管腔空间由纤维基底膜材料的内壁限定。在一些实施方案中,该一个或多个通道形成血管通道网络。在一些实施方案中,血管通道网络具有被配置为与流体供应口(fluidsupply)流体连通的第一端部和被配置为与流体出口流体连通地连接的第二端部。
3、在一些实施方案中,该设备进一步包括与纤维基底膜材料外壁接触的支架材料。在一些实施方案中,支架材料包括一个或多个额外的血管通道网络,其任选地由纤维基底膜材料的内壁限定。在一些实施方案中,支架材料包含细胞或大块组织。在一些实施方案中,在没有纤维基底膜材料支撑的情况下,支架材料的机械强度不足以限定管腔空间。
4、在一些实施方案中,纤维基底膜材料的内壁在植入受试者中时抑制或阻止受试者对管腔空间中的细胞和其他物质的免疫反应。
5、在一些实施方案中,纤维基底膜材料包含足够尺寸的孔以使一种或多种生物相关分子能够扩散。在一些实施方案中,该一个或多个通道能够承受至少60 mmhg的内部压力。在一些实施方案中,血管通道网络能够承受至少60 mmhg的内部压力。
6、在一些实施方案中,纤维基底膜材料包括明胶、明胶复合物、胶原蛋白、纤维蛋白、壳聚糖、硝酸纤维素、聚乳酸、聚己内酯、聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯或其他生物聚合物、聚合物或已经被液化或均质化的脱细胞组织或细胞外基质中的一种或多种。
7、在一些实施方案中,纤维基底膜材料包括电纺纤维。在一些实施方案中,纤维基底膜材料包括电纺纤维,该电纺纤维包含选自由聚己内酯、聚乙二醇和聚乙二醇二丙烯酸酯组成的组的第一组分,和选自由明胶、胶原蛋白和纤维蛋白组成的组的第二组分,并且其中纤维基底膜的厚度为0.5-30微米。
8、在一些实施方案中,纤维基底膜材料已经受选自压缩、退火、化学交联、拉伸、拉拔、热处理和溶剂焊接的一种或多种制造后处理,由此与未接受这些制造后处理中的一种或多种的纤维基底膜材料相比,经处理的纤维基底膜材料被赋予了增强的机械性能。在一些实施方案中,增强的机械性能选自由增强的拉伸强度、增强的拉伸模量、增强的耐磨性、增强的热稳定性、增强的断裂伸长率、增强的硬度、增强的结晶度及其组合组成的组。在一些实施方案中,制造后处理包括溶剂焊接。在一些实施方案中,溶剂焊接是在由对置的支撑衬底赋予的压力的存在下进行的。在一些实施方案中,制造后处理包括热处理与由对置的支撑衬底赋予的压力的组合。
9、在一些实施方案中,该设备被植入受试者中。在一些实施方案中,该设备位于受试者体外。
10、在一些实施方案中,管腔空间包含选自内皮细胞、上皮细胞、间充质细胞、诱导型多能干细胞衍生的细胞、内分泌细胞和基质细胞的一种或多种细胞。
11、在一些实施方案中,该设备被配置为充当人工肾脏、胰腺、肺、心肌、肝脏、脾脏、小肠、大肠、神经组织、骨骼肌、复合组织、脂肪组织、骨组织或皮肤。
1.一种设备,其包括一个或多个限定管腔空间的通道,其中所述管腔空间由纤维基底膜材料的内壁限定。
2.如权利要求1所述的设备,其中所述一个或多个通道形成血管通道网络。
3.如权利要求2所述的设备,其中所述血管通道网络具有被配置为与流体供应口流体连通的第一端部和被配置为与流体出口流体连通地连接的第二端部。
4.如权利要求1-3中任一项所述的设备,其进一步包括接触所述纤维基底膜材料的外壁的支架材料。
5.如权利要求4所述的设备,其中所述支架材料包括一个或多个额外的血管通道网络,所述一个或多个额外的血管通道网络任选地由纤维基底膜材料的内壁限定。
6.如权利要求4-5中任一项所述的设备,其中所述支架材料包含细胞或大块组织。
7.如权利要求4-6中任一项所述的设备,其中在没有纤维基底膜材料支撑的情况下,所述支架材料的机械强度不足以限定所述管腔空间。
8.如权利要求1-7中任一项所述的设备,其中所述的纤维基底膜材料的内壁在植入受试者中时抑制或阻止所述受试者对所述管腔空间中的细胞和其他物质的免疫反应。
9.如权利要求1-8中任一项所述的设备,其中所述纤维基底膜材料包含足够尺寸的孔以使一种或多种生物相关分子能够扩散。
10.如权利要求1-9中任一项所述的设备,其中所述一个或多个通道能够承受至少60mmhg的内部压力。
11.如权利要求2-10中任一项所述的设备,其中所述血管通道网络能够承受至少60mmhg的内部压力。
12.如权利要求1-11中任一项所述的设备,其中所述纤维基底膜材料包括明胶、明胶复合物、胶原蛋白、纤维蛋白、壳聚糖、硝酸纤维素、聚乳酸、聚己内酯、聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯或其他生物聚合物、聚合物或已经被液化或均质化的脱细胞组织或细胞外基质中的一种或多种。
13.如权利要求1-12中任一项所述的设备,其中所述纤维基底膜材料包括电纺纤维。
14.如权利要求1-12中任一项所述的设备,其中所述纤维基底膜材料包括电纺纤维,所述电纺纤维包含选自由聚己内酯、聚乙二醇和聚乙二醇二丙烯酸酯组成的组的第一组分,和选自由明胶、胶原蛋白和纤维蛋白组成的组的第二组分,并且其中所述纤维基底膜的厚度为0.5-30微米。
15.如权利要求1-14中任一项所述的设备,其中所述纤维基底膜材料已经受选自压缩、退火、化学交联、拉伸、拉拔、热处理和溶剂焊接的一种或多种制造后处理,由此与未接受这些制造后处理中的一种或多种的纤维基底膜材料相比,经处理的纤维基底膜材料被赋予了增强的机械性能。
16.如权利要求15所述的设备,其中所述增强的机械性能选自由增强的拉伸强度、增强的拉伸模量、增强的耐磨性、增强的热稳定性、增强的断裂伸长率、增强的硬度、增强的结晶度及其组合组成的组。
17.如权利要求15-16中任一项所述的设备,其中所述制造后处理包括溶剂焊接。
18.如权利要求17所述的设备,其中所述溶剂焊接是在由对置的支撑衬底赋予的压力的存在下进行的。
19.如权利要求15-16中任一项所述的设备,其中所述制造后处理包括热处理与由对置的支撑衬底赋予的压力的组合。
20.如权利要求1-19中任一项所述的设备,其中所述设备被植入受试者中。
21.如权利要求1-19中任一项所述的设备,其中所述设备位于受试者体外。
22.如权利要求1-21中任一项所述的设备,其中所述管腔空间包含选自内皮细胞、上皮细胞、间充质细胞、诱导型多能干细胞衍生的细胞、内分泌细胞和基质细胞的一种或多种细胞。
23.如权利要求1-22中任一项所述的设备,其中所述设备被配置为充当人工肾脏、胰腺、肺、心肌、肝脏、脾脏、小肠、大肠、神经组织、骨骼肌、复合组织、脂肪组织、骨组织或皮肤。
