CN100457900C - 细胞和组织移植用金属微囊 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细胞和组织移植用金属微囊，所述金属微囊由具有良好生物兼容性的金属或合金材料制成，如钛、钛合金，金属微囊也可以是由金或铁作为基底材料制成，该基底材料的表面设置有钛镀层或钛合金镀层。金属微囊基本呈现空心球状，其内空腔用于放置经分离、处理后的若干细胞或生物组织；所述金属微囊的外半径在0.05～5mm之间，金属微囊的囊壁厚在0.001～0.5mm之间，金属微囊的囊壁上设置有若干基本呈圆形的通孔，通孔的直径在0.00005～0.01mm之间。利用本发明的金属微囊对生物细胞进行细胞包埋，能够减小移植的微包囊体积，使微包囊移植入人体后，不会在生理环境下发生吸水膨胀现象，使植入的细胞能正常发挥其功能和在体内的长期稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种细胞微囊，特别是涉及采用金属或合金材料制成对生物细胞或组织进行包埋移植的微囊。
背景技术
大多数做完细胞或器官移植手术的患者在经历了痛苦的移植手术后，仍需花费一生的时间进行免疫抑制治疗，以对抗免疫排斥反应。目前，一个解决方案是将外源性的细胞或器官包埋在半透明性的人工膜中，进行隔离，然后再移植到体内，从而避免植入的细胞或器官与具有免疫效应的细胞和体液进行直接接触，从而起到免疫隔离的作用。该技术起源于20世纪60年代，通常采用具有凝胶态的天然高分子材料或合成高分子材料作为微包囊的材料，如藻酸盐，琼脂，壳聚糖，聚丙烯酸脂，聚乙二醇，聚丙烯腈—氯乙烯共聚物等。从材料方面考虑，高分子材料的分子质量，强度，化学组成以及包囊膜的厚度或层数等的变化会使膜的通透性发生变化，从微包囊的制备工艺考虑，制作微包囊所用高聚物溶液的浓度，凝胶化反应的时间，体系PH值以及添加剂的种类和用量等都会对膜的通透性和生物相容性产生显著影响，使细胞在包埋过程中凋亡或功能丧失。而且，这类材料的微包囊在移植过程中，发现往往存在体积过大的问题。例如以胰岛细胞移植为例，为维持人体正常的血糖水平，一般应该维持15,000～20,000islets/kg的人体重量浓度水平，当采用通常制备的直径为500μm左右的微包囊时，则为达到与一个胰岛所具有的相同数目胰岛细胞，所需的微包囊总体积约为一个标准胰岛体积的37倍。同时，在生理环境下，采用凝聚态材料制成的微包囊还会发生吸水膨胀，导致微包囊体积变大和变形，从而会影响细胞功能的正常发挥和在体内的长期稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中的不足，提供采用金属或合金材料制成的对生物细胞或组织进行包埋移植的微囊，利用该金属微囊对生物细胞进行细胞包埋，能够减小移植的微包囊体积，使微包囊移植入人体后，不会在生理环境下发生吸水膨胀现象，使植入的细胞能正常发挥其功能和在体内的长期稳定性。
为解决上述技术问题，本发明的细胞和组织移植用金属微囊由具有良好生物兼容性的金属或合金材料制成，金属微囊基本呈空心球状，其内空腔用于放置经分离、处理后的若干细胞或生物组织；所述金属微囊的外半径在0.05～5mm之间，金属微囊的囊壁厚在0.001～0.5mm之间，金属微囊的囊壁上设置有若干基本呈圆形的通孔，通孔的直径在0.00005～0.01mm之间。
所述金属微囊可以由钛制成。所述金属微囊也可以由钛合金制成。
所述金属微囊可以是由金作为基底材料制成，该基底材料的表面设置有钛镀层；所述金属微囊可以是由金作为基底材料制成，该基底材料的表面设置有钛合金镀层。
所述金属微囊也可以是由铁作为基底材料制成，该基底材料的表面设置有钛镀层；所述金属微囊由铁作为基底材料制成，该基底材料的表面设置有钛合金镀层。
所述的微囊由两个碗状半球组成，两个碗状半球之间通过紧配合、压接、粘接或激光焊接方式连接为一个整体。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：(一)利用该金属微囊对生物细胞进行细胞包埋，能够减小移植的微包囊体积，使微包囊移植入人体后，不会在生理环境下发生吸水膨胀现象，使植入的细胞能正常发挥其功能和在体内的长期稳定性；(二)金属微囊采用对人体无害且具有较好的生物相容性的金属或合金材料制成，如钛金属，由于重量轻、生物相容性好、无毒性、耐腐蚀性好、体内安定性良好、热膨胀系数小、熔点高等优点，从而可避免了采用高分子材料所具有的弊端：机械强度低、降解去向不明、使用寿命短、使异种细胞暴露在人体内可能导致不明病毒进入人体和基因转移等问题。
具体实施方式
许多金属和合金由于对人体无害，较好的生物相容性等优点而被广泛应用于临床治疗中，例如钛金属由于重量轻、生物相容性好、无毒性、耐腐蚀性好、体内安定性良好、热膨胀系数小、熔点高等优点而得到广泛的应用，尤其在口腔医学中的牙体种植中。通过精密铸造将钛金属制成半球或半胶囊状的薄壳，然后通过镀膜工艺，在金属表面镀上一层防止氧化反应的薄膜。采用激光打孔技术在镀膜后的薄壳上打上一排排小进制通孔，这些小通孔允许维持细胞存活的营养物质和氧的供给以及细胞代谢产生的废物排除，同时保证细胞分泌产生的特定因子可以通过扩散作用进入全身的细胞外间隙，并且具有免疫效应的细胞不能通过小通孔与移植细胞进行直接接触，从而起到免疫隔离作用。将需移植的细胞放入薄壳中，将两个半球或半胶囊状的薄壳通过点焊的方式在接缝处进行焊接。最后将焊接好的微胶囊通过微创手术植入人体内。
本发明的对生物细胞或组织进行包埋移植的金属微囊基本呈空心球状，由两个碗状半球组成。采用具有良好生物兼容性的金属或合金材料制成。将该金属或合金制成壁厚0.001～0.5mm，半径在0.05～5mm的碗状半球，视应用场合的不同在半球的球壁上打0.00005～0.01mm的小通孔，将分离、处理后的若干细胞或生物组织放入半球中，然后通过紧配合、压接、粘接或激光焊接等方式将两个半球合为一个整体，成为金属或合金材料制成微囊，然后移植到人或生物体内。用于疾病的治疗或替代某种器官的功能。
实施例之一：
在石蜡或塑料上加工出半径为0.05mm的凹面，然后采用电镀(电铸)的方法将纯钛镀在石蜡或塑料模具上，壁厚为0.001mm，经过加热脱模、用激光打直径为0.00005mm的通孔，而后切割得到碗状的钛半球，在半球上，经过清洗、表面处理，将活细胞放入钛半球后组装成微囊，将两个半球通过点焊的方式在接缝处进行焊接。
实施例之二：
在半径为1.2mm凹面规律排列的金箔上，通过电镀或离子喷镀的方式在金箔表面镀上一层钛金属，壁厚为0.11mm，再用激光打直径为0.0002mm的通孔、而后切割得到碗状的钛半球，在半球上，经过清洗、表面处理，将活细胞放入钛半球后组装成微囊，将两个半球通过点焊的方式在接缝处进行焊接。
实施例之三：
用模具将钛合金成型为半径为2.4mm凹面的规律排列钛箔，壁厚为0.22mm，再用激光打直径为0.003mm的通孔，而后切割得到碗状的钛半球，在半球上，经过清洗、表面处理，将活细胞放入钛半球后组装成微囊，将两个半球通过点焊的方式在接缝处进行焊接。
实施例之四：
在模具上将金成型为半径为2.6mm凹面并规律排列的金箔，壁厚为0.29mm，用激光打直径为0.005mm的通孔，以此作为基底材料；在该基底材料的表面电镀上钛镀层，而后切割得到碗状的半球，在半球上，经过清洗、表面处理，将活细胞放入钛半球后组装成微囊，将两个半球通过点焊的方式在接缝处进行焊接。
实施例之五：
在模具上将金成型为半径为3.8mm凹面并规律排列的金箔，壁厚为0.41mm，用激光打直径为0.007mm的通孔，以此作为基底材料；在该基底材料的表面电镀上钛合金镀层，而后切割得到碗状的半球，在半球上，经过清洗、表面处理，将活细胞放入钛半球后组装成微囊，将两个半球通过点焊的方式在接缝处进行焊接。
实施例之六：
在模具上将铁成型为半径为4.6mm凹面并规律排列的铁箔，壁厚为0.45mm，用激光打直径为0.008mm的通孔，以此作为基底材料；在该基底材料的表面电镀上钛镀层，而后切割得到碗状的半球，在半球上，经过清洗、表面处理，将活细胞放入钛半球后组装成微囊，将两个半球通过点焊的方式在接缝处进行焊接。
实施例之七：
在模具上将铁成型为半径为4.9mm凹面并规律排列的铁箔，壁厚为0.48mm，用激光打直径为0.009mm的通孔，以此作为基底材料；在该基底材料的表面电镀上钛合金镀层，而后切割得到碗状的半球，在半球上，经过清洗、表面处理，将活细胞放入钛半球后组装成微囊，将两个半球通过点焊的方式在接缝处进行焊接。
Claims (6)
1.一种细胞和组织移植用金属微囊，其特征在于，所述的金属微囊由具有生物兼容性的钛金属或钛合金材料制成；所述的金属微囊基本呈现空心球状，其内空腔用于放置经分离、处理后的若干细胞或生物组织；所述金属微囊的外半径在0.05～5mm之间，金属微囊的囊壁厚在0.001～0.5mm之间，金属微囊的囊壁上设置有若干基本呈圆形的通孔，通孔的直径在0.00005～0.01mm之间。
2.根据权利要求1所述的细胞和组织移植用金属微囊，其特征在于，所述的微囊由两个碗状半球组成，两个碗状半球之间通过紧配合、压接、粘接或激光焊接方式连接为一个整体。
3.一种细胞和组织移植用金属微囊，其特征在于，所述的金属微囊由金作为基底材料制成，该基底材料的表面设置有钛镀层或钛合金镀层；所述的金属微囊基本呈现空心球状，其内空腔用于放置经分离、处理后的若干细胞或生物组织；所述金属微囊的外半径在0.05～5mm之间，金属微囊的囊壁厚在0.001～0.5mm之间，金属微囊的囊壁上设置有若干基本呈圆形的通孔，通孔的直径在0.00005～0.01mm之间。
4.根据权利要求3所述的细胞和组织移植用金属微囊，其特征在于，所述的微囊由两个碗状半球组成，两个碗状半球之间通过紧配合、压接、粘接或激光焊接方式连接为一个整体。
5.一种细胞和组织移植用金属微囊，其特征在于，所述的金属微囊由铁作为基底材料制成，该基底材料的表面设置有钛镀层或钛合金镀层；所述的金属微囊基本呈现空心球状，其内空腔用于放置经分离、处理后的若干细胞或生物组织；所述金属微囊的外半径在0.05～5mm之间，金属微囊的囊壁厚在0.001～0.5mm之间，金属微囊的囊壁上设置有若干基本呈圆形的通孔，通孔的直径在0.00005～0.01mm之间。
6.根据权利要求5所述的细胞和组织移植用金属微囊，其特征在于，所述的微囊由两个碗状半球组成，两个碗状半球之间通过紧配合、压接、粘接或激光焊接方式连接为一个整体。
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