本發(fā)明關于一種人工血管的制備方法，尤指一種具有三層結構的人工血管的制備方法。

背景技術：

現(xiàn)有技術用于制備人工血管的生物醫(yī)用材料包含硅膠或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE,)，目前利用聚四氟乙烯所制成的人工血管已應用于人類腦外科手術以及心臟搭橋手術。現(xiàn)有技術還利用涂層(coating)技術結合生物醫(yī)用材料與細胞來制備人工血管，該涂層技術包含將一富含細胞的血袋轉移到含有生物醫(yī)用材料的中空管柱進行細胞涂布。涂層結束后，細胞會在該含有生物醫(yī)用材料的中空管柱上生長，使細胞逐漸取代該生物醫(yī)用材料并形成人工血管?，F(xiàn)有技術還利用3D打印技術將瓊脂糖纖維(agarose fiber)形成一基底模板，并于4℃環(huán)境下將高分子生物醫(yī)用材料或將高分子生物醫(yī)用材料結合細胞包覆該基底模板，以形成人工血管。之后再利用光交聯(lián)技術(photocrosslink)增強人工血管的強度，最后移除基底模板以形成具通道的人工血管。

然而，現(xiàn)有技術所制備的人工血管僅能形成單層構造，無法仿真制造出人體動脈血管所具有的三層構造，因此其在使用上將影響該人工血管的穩(wěn)定度以及功能。此外，內徑小于3毫米(mm)的人工血管內壁倘若長出組織抑或形成血栓，將容易造成血管堵塞的現(xiàn)象，其將導致該人工血管無法順利地運送養(yǎng)分、氧氣及移除代謝廢物，因此目前內徑小于3毫米(mm)的人工血管尚未使用于臨床治療上。因此開發(fā)出一種具有三層結構、內徑小于3毫米且可運送養(yǎng)分、氧氣及移除代謝廢物、增加人工血管的血液兼容性及生物穩(wěn)定性的人工血管，是本領域亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術的缺失，本發(fā)明的目的在于提供一種人工血管的制備方法，將POSS-PCU以及干細胞進行混合，并利用3D打印技術以制備人工血管。

為達到上述的目的，本發(fā)明提供一種人工血管的制備方法，其步驟包含：

利用3D打印技術制備一模板；

制備一活化的多面體硅氧烷寡聚物聚氨酯(active polyhedral oligomeric silsesquioxane poly(carbonate-urea)urethane,active POSS-PCU)；

制備一干細胞；

在4℃環(huán)境下，將所述的活化的POSS-PCU與1×10⁶個至2×10⁶個干細胞進行混合，以形成一富含干細胞的混合材料，利用3D打印技術將該混合材料包覆于模板，并且朝遠離模板的方向依序形成一具有三層結構的人工血管；

利用等離子技術(plasma processing)處理具有三層結構的人工血管，以增強人工血管的結構強度并移除模板，以獲得一具有通道的人工血管。

較佳的，所述的干細胞的來源包含骨髓或周邊血液。

較佳的，所述的干細胞是帶有表面抗原(surface antigen)CD133或CD34的干細胞。

較佳的，在活化的POSS-PCU與干細胞混合的步驟中，所述的干細胞數(shù)目為1×10⁶個。

較佳的，所述的等離子技術的處理條件包含：直流放電等離子(DC-discharge plasma)頻率為0赫茲(Hz)；低/中頻放電等離子頻率介于10千赫茲(kilo Hz)至100千赫茲之間；射頻放電等離子頻率(radio frequency-discharge plasma)為13.56兆赫(mega Hz)；微波放電等離子(microwave-discharge plasma)頻率為2.45十億赫茲(giga Hz)；氣體流量介于每分鐘0.1升(standard liter per minute,slm)至每分鐘10升之間；工作電壓介于1千伏特(kilo volt)至40千伏特之間；工作功率介于1瓦特(watt)至180瓦特之間，以及反應時間介于5秒至420秒之間。

相較于現(xiàn)有技術的方法僅能制造單層結構的人工血管，本發(fā)明所述的制備方法是將干細胞與活化的POSS-PCU混合，通過3D打印技術以及干細胞的分化功能來制備出具有三層結構的人工血管，其可運送養(yǎng)分、氧氣及移除代謝廢物、增加人工血管的血液兼容性及生物穩(wěn)定性。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術僅能制造單層人工血管以及容易發(fā)生血管堵塞等問題，以應用于腦外科手術、心臟搭 橋手術或心臟的冠狀動脈腫瘤疾病的治療。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的人工血管的制備方法的流程圖。

具體實施方式

下列實施例用于示范說明本發(fā)明。所述的實施例不以任何方式意欲限制本發(fā)明的范圍，但用于指示如何實施本發(fā)明的材料及方法。

制備例：人工血管的制備方法

在80℃環(huán)境下，利用3D打印技術將液態(tài)的瓊脂糖(agarose)制成瓊脂糖纖維(agarose fiber)，再將瓊脂糖纖維置于4℃環(huán)境，使瓊脂糖纖維凝固形成一模板。

在氦氣環(huán)境下，將聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyol)及反式環(huán)己二醇異丁基半硅氧烷(trans-cyclohexanediolisobutyl-silsesquioxane)以特定體積比例混合，以聚碳酸酯多元醇的體積百分比(vol％)為基準，該聚碳酸酯多元醇及反式環(huán)己二醇異丁基半硅氧烷的混合體積比例為1vol％：30vol％，并在125℃下進行加熱5分鐘至10分鐘，使該聚碳酸酯多元醇與反式環(huán)己二醇異丁基半硅氧烷充分溶解并混合為一混合物。將該混合物降溫至60℃后與二芳基甲烷二異氰酸酯(diphenyl-methane-diisocyanate,MDI)以1vol％：4vol％混合，以形成一組合物；將該組合物升溫至80℃，并靜置90分鐘后，并以體積比為1vol％：8vol％的比例將組合物與二甲基乙酰胺(dimethylacetamide)混合并降溫至40℃，以形成一多面體硅氧烷寡聚物聚氨酯(polyhedral oligomeric silsesquioxane poly(carbonate-urea)urethane,POSS-PCU)。POSS-PCU合成后的液體需放置在40℃下保持液態(tài)，最后將該POSS-PCU加熱至65℃進行肽基的激活，以形成一活化的POSS-PCU(active POSS-PCU)。

將骨髓或周邊血液置入臨床細胞分離系統(tǒng)以分離出干細胞。在較佳的實施例中，所述的干細胞是帶有表面抗原(surface antigen)CD133或CD34的干細胞。

在4℃環(huán)境下，將活化的POSS-PCU以及1×10⁶個帶有表面抗原(surface antigen)CD133或CD34的干細胞進行混合，以形成一富含干細胞的混合材料， 利用3D打印技術分別以三次打印方式將該混合材料包覆于模板，并且朝遠離模板的方向依序形成一具有三層結構的人工血管；再利用計算機斷層掃描(computerized tomography)的影像圖確認該具有三層結構的血管。

在15℃至30℃、760托(torr)、氧氣(O₂)以及氦氣(He)環(huán)境下，利用等離子技術(plasma processing)處理具有三層結構的人工血管，以增強該人工血管的結構強度。所述的等離子技術的處理條件包含：直流放電等離子(DC-discharge plasma)頻率為0赫茲(Hz)；低/中頻放電等離子頻率介于10千赫茲至100千赫茲之間；射頻放電等離子頻率(radio frequency-discharge plasma)為13.56兆赫；微波放電等離子(microwave-discharge plasma)頻率為2.45十億赫茲；氣體流量介于每分鐘0.1升至每分鐘10升之間；工作電壓介于1千伏特至40千伏特之間；工作功率介于1瓦特至180瓦特之間，以及反應時間介于5秒至420秒之間。

最后移除模板，以形成一具有通道的人工血管。

依據(jù)本發(fā)明的制備方法所制成的人工血管，該人工血管自內向外依序包含一第一層結構、一第二層結構以及一第三層結構。在較佳的實施例中，所述的第一層結構包含內皮(endothelium)及基底膜(basement membrane)，所述的基底膜包含外被細胞(pericyte,PC)且包圍該內皮，所述的內皮由所述的帶有表面抗原CD133或CD34的干細胞分化而成，且所述的內皮包含內皮細胞(endothelial cell,EC)。第二層結構包含平滑肌細胞(smooth muscle cell,SMS)以及彈性纖維，該平滑肌細胞由所述的帶有表面抗原CD133或CD34的干細胞分化而成。第三層結構包含，但不限于膠原蛋白纖維(collagen fiber)、結締組織(connective tissue)、小淋巴管(small lymphatic vessel)以及微血管(capillary vessel)。所述的結締組織包含纖維母細胞(fibroblast,FB)及巨噬細胞(macrophage)。因此，依據(jù)本發(fā)明的帶有表面抗原CD34及CD133的干細胞的制備方法，通過帶有表面抗原CD34及CD133的干細胞可分化成包含內皮細胞、平滑肌細胞及纖維母細胞等三層各具有不同結構、細胞及密度的仿人體血管結構的人工血管。

當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。