本发明属于微针贴片装置，更具体地说，是涉及一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片。
背景技术：
1、干细胞被定义为具有自我更新潜力的未分化细胞，可分化为一种或多种特化细胞。这意味着干细胞可以经过多次细胞分裂分化，并保持分化的能力。成体干细胞来源于不同的器官，包括肌肉、骨髓、血液、表皮、大脑、肝脏和脂肪组织。
2、心肌梗死后心肌细胞的自我修复能力极其有限。此时，心脏不能有效地能将血液输送至全身，随着供给心肌的血液减少，心肌细胞中缺乏氧气和营养物质会迅速导致细胞死亡。只能通过终身药物辅助治疗，甚至通过植入机械辅助装置。然而，近些年来干细胞研究为坏死心肌的修复带来了新的希望。目前效果最好的方法为通过贴片与微针结合输送干细胞到心肌，以修复心肌坏死的区域。
3、干细胞是一类具有自我更新和多向分化能力的细胞，可以分化为不同类型的细胞，包括心肌细胞。科学家们发现人体中存在多种来源的干细胞，如脂肪干细胞和骨髓干细胞，这为贴片干细胞辅助辅助治疗心肌提供了可行的细胞来源。其次，组织工程的进展也对贴片干细胞辅助辅助治疗心肌起到关键作用。组织工程是指将细胞、生物支架和生长因子等组合起来，构建功能性的组织或器官。在贴片干细胞辅助辅助治疗心肌中，科学家们利用生物支架和适宜的细胞培养条件来提供一个有利于干细胞生长和分化的环境。这些支架可以模拟心脏组织的结构和特性，并促进贴片干细胞定位到受损的心肌区域。此外，心脏病理学的研究也为贴片干细胞辅助治疗心肌提供了理论和实践基础。心脏病理学是研究心脏疾病发生机制和病理变化的学科。通过深入了解心脏病理学，科学家们能够更好地理解心肌损伤和再生的过程，为贴片干细胞辅助辅助治疗心肌提供指导。
4、微针是一种以阵列排列的微信针头装置，通常直径在几十到几百微米，是由微纳米加工技术发展而来，一般由金属或高分子聚合物等材料制成。微针技术在心血管疾病辅助辅助治疗中有很大的应用潜力。微针贴片的植入可以实现对心脏病变部位的修复，提高心肌的契合性和生物相容性，同时将药物直接释放到病变组织处，将药物在患处的作用最大化，并且降低辅助治疗的时间和剂量，避免可能存在的不良反应，这对于辅助辅助治疗心肌梗死、心力衰竭等心血管疾病具有重要的价值。
5、目前常用的运输干细胞的方式为心肌内注射。辅助辅助治疗过程即将健康的心肌细胞移植到原生心肌时期融合，形成新的心肌细胞。心肌内注射是干细胞直接进入心肌组织的给药途径。方法是微创胸腔镜手术或基于导管的针头注射。心肌内注射有很明显的缺点，如将干细胞运输至偏远区域，或缺血缺氧的梗死区域，很难带到细胞指定区域，这就使得干细胞的滞留率以及存活率较低，降低辅助辅助治疗的效果。
6、基于贴片式输送干细胞到心肌是指在体外产生组织结构，然后再移植到体内。贴片干细胞来源于患者自身或由捐赠者提供，经过培养和扩散后，以贴片为载体。贴片干细胞通常通过微针、导管、等特殊输送系统，定点输送到患者的心肌区域，以便干细胞发挥作用。一旦贴片干细胞定位到心脏组织中，它们会逐渐分化为心肌细胞、血管内皮细胞和其他心血管相关细胞。这些新生成的细胞能够促进心肌组织的修复和再生。它们可以融合到受损组织中，增加心肌细胞的数量；同时，它们还能分泌生长因子和其他细胞信号分子，刺激周围组织的生长和再生。此外，贴片干细胞还可能通过调节免疫反应、减少炎症和抑制细胞凋亡等机制，对受损的心肌组织产生保护作用。
技术实现思路
1、本发明技术目的之一在于提高干细胞在心肌组织的滞留率、存活率以及尽可能多的将心肌干细胞输送到心肌内部。该转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片在结构上空心微针，通过这种结构可使整个心肌干细胞输送过程中，微针贴片能够紧紧贴附于心肌表面提供稳定连接，保证内部心肌干细胞能够充分进入心肌内部及精确输送。
2、本发明技术目的之二在于采用壳聚糖制成空心微针形成渐变式溶解通道更利于心肌干细胞输送，壳聚糖易溶于水且能够被人体代谢吸收。壳聚糖空心微针会逐步溶解，此时会形成更多更大的通道，使得心肌干细胞自驱性进入心肌，加快转运速度，随后，壳聚糖制成的基板也会逐步溶解，此时转运效率达到最大；通过这种渐变式溶解通道设计使心肌干细胞释放持续、渐进，保证传递稳定性及效率。
3、本发明技术目的之三在于将基板设计成具有一定凹陷弧度的类似“凹透镜式”的内凹式结构，考虑到心肌表面并不平整且心肌部分组织有小面积凸起，增大空心微针与心肌表面的接触面积，并有针对性的聚拢于固定区域，进行定点对点式输送。
4、本发明技术目的之四在于提供了一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶微针贴片装置的操作方法，基于具有转运心肌干细胞功能的水凝胶微针贴片装置的结构特性、力学特性以及功能特性，实现心肌干细胞的靶向输送并基于运输安全稳定的前提下，保证输送效率。
5、本发明所要解决的技术问题是提供一种可封装干细胞的水凝胶式微针贴片作为心肌干细胞载体，能够转运心肌干细胞并将心肌干细胞运输到心肌指定位置，提高微针贴片在心肌表面的附着率，并且提高心肌干细胞的滞留率和生效率，显著增强梗死心肌细胞的移植和心梗辅助治疗应用效果，在使用过程中，对人体无毒、无害，并且使用过后，通过代谢水解方式排出体外。
6、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
7、一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，包括：
8、干细胞溶池，内壁设有水凝胶，水凝胶用以包覆心肌干细胞以及维持心肌干细胞生存的营养物质；
9、若干空心微针，呈圆周排布于干细胞溶池的顶部，并垂直于干细胞溶池的基板；所述基板为内凹式结构，呈圆周排布的若干空心微针呈一点聚拢，为心肌干细胞及营养物质提供进入心肌的通道；
10、封装膜，设置于干细胞溶池的顶部周围，将干细胞溶池的顶部及空心微针进行整体封装包裹，并为水凝胶式微针贴片提供足够吸附力，保证水凝胶式微针贴片在工作过程中不会掉落和不受污染，并且具备优异的湿态粘附性和与心肌相似的电导率。
11、优选地，所述干细胞溶池包括基板、围板和底板，围板竖立围成一圈；基板设置在围板的顶部，底板设置在围板的底部；空心微针圆周排布于基板上；封装膜连接在围板的周围将空心微针和基板封装包裹。
12、优选地，空心微针为由壳聚糖制成的壳状多孔结构，每个空心微针均垂直于基板；基板为由壳聚糖制成的板状结构，考虑到心肌表面并不平整且心肌部分组织有小面积凸起，因此基板设计成具有一定凹陷弧度的类似“凹透镜式”的内凹式结构，增大空心微针与心肌表面的接触面积，并有针对性的聚拢于固定区域，进行定点对点式输送。此外，所述空心微针采用圆周排列方式，且每个空心微针均垂直于内凹式基板内侧，使得若干空心微针呈现的状态是聚拢于“一点”的效果；围板为由壳聚糖制成的筒状结构，干细胞水凝胶的内壁底部采用圆弧倒角过渡，形成一个圆弧倒角内壁以减少心肌细胞溶液残留。空心微针由壳聚糖来制作外壳，随着时间流逝，壳聚糖微针会逐渐融化，形成更大的通道，大大提高心肌干细胞进入心肌的速度。
13、优选地，为使基板与围板更好地配合在一起，将围板与基板的连接处设置为阶梯状连接，给予基板更好的支撑。
14、优选地，所述空心微针的高度为0.5～4mm，针体呈圆锥、三棱锥状或四棱锥状，针尖直径为50～100μm，针体底端尺寸为200～500μm；针体上的多孔结构由20～50μm阵列孔构成，分布在壳状结构的侧壁上，壳体壁厚为500～800μm。
15、优选地，基板和围板与空心微针一体成型；基板的厚度为300～500μm；围板的厚度为500～1000μm。
16、优选地，封装膜为具有优异的湿态粘附性和与心肌相似的电导率的亲水性水凝胶材料制成的中间厚两侧薄的花瓣式结构，花瓣式结构能够完整包覆干细胞溶池与空心微针，密闭的封装膜内部预置内置应力使得封装膜密闭。封装膜与底板相连，将整个贴片装置包裹在内，具有一定保护能力，保证微针贴片不受污染，且具有良好的亲水能力，在适当的溶液中薄膜连接处可以很快溶解，随后整个贴片展开。
17、一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片的操作方法，包括如下步骤，密闭封装膜的内部预置一定的内置应力，使得封装膜密闭。封装膜与基板相连接将干细胞溶池及空心微针完全包覆。将水凝胶式微针贴片放于生理盐水中后，由顶点及瓣膜侧翼处开始逐步溶解并展开裸露出内部的微针结构。封装膜由吡咯封端的聚(β-氨基酸)和明胶组成；将逐步溶解的水凝胶瓣膜吸附于心肌表面，基于粘附压力使空心微针刺入心肌表面，形成微创通道；使心肌干细胞由空心微针端进入心肌内部，达到输送心肌干细胞的目的并基于未完全融化的封装膜延长水凝胶式微针贴片在心肌表面的停留时间；
18、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
19、(1)本发明结构新颖，将微针技术应用于辅助治疗心脏疾病领域，特别是制成了一种水凝胶微针装置，它能够转运心肌干细胞，很好地将干细胞运输到心肌指定位置而达到辅助治疗心肌梗死的目的；
20、(2)本发明采用的生物工程材料水凝胶和壳聚糖对人体无毒、无害，并且使用过后，通过代谢水解方式排出体外，不存在通过微创手术方式取出；
21、(3)本发明可以起到明显的辅助治疗效果，在使用该装置时，可以提高微针贴片在心肌表面的的附着率，并且提高心肌干细胞的滞留率和生效率。
22、(4)本发明采用最新微针技术输送干细胞，比心肌注射方式更好；
23、(5)本发明安全有效，适用于患有心肌梗死的人群，属于较大范围的推广使用。
1.一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，所述干细胞溶池包括基板、围板和底板，围板竖立围成一圈；基板设置在围板的顶部，底板设置在围板的底部；空心微针圆周排布于基板上；封装膜连接在围板的周围将空心微针和基板封装包裹。
3.根据权利要求1所述的一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，空心微针为由壳聚糖制成的壳状多孔结构，每个空心微针均垂直于基板；基板为由壳聚糖制成的板状结构，基板设计成具有一定凹陷弧度的类似“凹透镜式”的内凹式结构，增大空心微针与心肌表面的接触面积，并有针对性的聚拢于固定区域，进行定点对点式输送。
4.根据权利要求3所述的一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，所述空心微针采用圆周排列方式，且每个空心微针均垂直于内凹式基板内侧，使得若干空心微针聚拢于“一点”；围板为由壳聚糖制成的筒状结构，干细胞水凝胶的内壁底部采用圆弧倒角过渡，形成一个圆弧倒角内壁以减少心肌细胞溶液残留。
5.根据权利要求1所述的一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，空心微针由壳聚糖来制作外壳，随着时间流逝，壳聚糖微针会逐渐融化形成通道，提高心肌干细胞进入心肌的速度。
6.根据权利要求2所述的一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，围板与基板的连接处设置为阶梯状连接。
7.根据权利要求1所述的一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，所述空心微针的高度为0.5～4mm，针体呈圆锥、三棱锥状或四棱锥状，针尖直径为50～100μm，针体底端尺寸为200～500μm；针体上的多孔结构由20～50μm阵列孔构成，分布在壳状结构的侧壁上，壳体壁厚为500～800μm。
8.根据权利要求2所述的一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，基板和围板与空心微针一体成型；基板的厚度为300～500μm；围板的厚度为500～1000μm。
9.根据权利要求1所述的一种具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片，其特征在于，所述封装膜为具有湿态粘附性和与心肌相似的电导率的亲水性水凝胶材料制成的中间厚两侧薄的花瓣式结构，花瓣式结构能够完整包覆干细胞溶池与空心微针，密闭的封装膜内部预置内置应力使得封装膜密闭。
10.一种基于权要求1-9任一所述具有转运心肌干细胞功能的水凝胶式微针贴片的操作方法，包括如下流程，密闭封装膜的内部预置一定的内置应力，使得封装膜密闭；封装膜与基板相连接将干细胞溶池及空心微针完全包覆；将水凝胶式微针贴片放于生理盐水中后，由顶点及瓣膜侧翼处开始逐步溶解并展开裸露出内部的微针结构；封装膜由吡咯封端的聚(β-氨基酸)和明胶组成；将逐步溶解的水凝胶瓣膜吸附于心肌表面，基于粘附压力使空心微针刺入心肌表面，形成微创通道；使心肌干细胞由空心微针端进入心肌内部，达到输送心肌干细胞的目的并基于未完全融化的封装膜延长水凝胶式微针贴片在心肌表面的停留时间。
