專利名稱:生物型脊髓支架的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種用于脊髓損傷修復治療的醫(yī)療裝置,屬植入類醫(yī)療器械。
背景技術:
脊髓損傷常引起癱瘓,至今未找到有效治療方法。以往一直認為脊髓神經(jīng)是不能再生的,脊髓損傷是不治之癥。近年來,對中樞神經(jīng)及神經(jīng)干細胞的深入研究發(fā)現(xiàn),包括脊髓神經(jīng)在內的中樞神經(jīng)是可以再生的,關鍵是要有適于神經(jīng)組織再生和重建的臨時性基質和良好的微環(huán)境。這里所謂臨時性基質就是供神經(jīng)干細胞以及其分化形成的神經(jīng)元細胞及神經(jīng)膠質細胞分裂、增殖、遷移的溫床,它可被降解吸收,為神經(jīng)細胞提供養(yǎng)分。所謂優(yōu)良微環(huán)境是指有利于誘導神經(jīng)干細胞定向分化為神經(jīng)元細胞及膠質細胞和促進這些細胞分裂、增殖和遷移的物質環(huán)境和新組織生長的空間。組織工程習慣將這些可作為組織重建的臨時性基質和微環(huán)境,簡單化地稱為“支架”,雖不很確切,勝在簡單。但現(xiàn)有技術未能提供這樣的支架。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種生物相容性好、可被降解吸收的生物型脊髓支架。
本實用新型的技術解決方案是生物型脊髓支架,由心體、包裹在心體外的半透膜、固定在半透膜外的螺旋骨架以及包裹在螺旋骨架外的外膜組成,其中心體、半透膜及外膜分別由通過非醛類固定劑交聯(lián)固定和活潑試劑及強氫鍵試劑去除抗原的動物脊髓、動物膜組織制成。
動物組織易被微生物降解或分解,需用固定劑使之交聯(lián)固定,傳統(tǒng)上使用戊二醛作固定劑,有殘留毒性,我們選用非醛類固定劑,如環(huán)氧化物、二酰二胺、二異氰酸酯、聚乙二醇或碳化二亞胺,就沒有這一缺點,以環(huán)氧化物為例,當應用環(huán)氧化物來代替醛類作固定試劑時,由于環(huán)氧化物很不穩(wěn)定,易發(fā)生開環(huán)交聯(lián)反應,控制反應條件可以做到使其與膠原蛋白的交聯(lián)產(chǎn)物很穩(wěn)定,不輕易降解,只有在再生組織生長、增殖需對其蠶蝕時,分泌出激肽釋放酶、纖溶酶、糖皮質激素協(xié)同膠原酶作用下才能將其緩慢分解為多肽及氨基酸,并被吸收利用。這樣一種被動式降解與組織的再生是同步的,是最有利于組織的再生性修復的,而且無醛類的殘留毒性;根據(jù)現(xiàn)代免疫學理論,動物組織的抗原性主要是由蛋白質中某些特殊位置的活性基團及特異構象引起的,這些活性基團主要是-OH,-NH2,-SH等,而特異構象則主要是由于蛋白質分子螺旋鏈的某些持殊氫鍵引起,在處理動物組織時,用一種或多種易與這些基團起反應的活潑試劑(如酸酐、酰氯、酰胺、環(huán)氧化物等)與這些基團結合,將其封閉起來,去除其抗原,同時,還應用強氫鍵試劑(如胍類化合物),置換引起特異構象的氫鍵,改變其構象,從多方面有效的消除其抗原性。本實用新型中的心體是用去抗原的異種脊髓基質制成,無抗原,生物相容性好,可以作為神經(jīng)干細胞以及神經(jīng)元細胞、膠質細胞寄居、分裂、增殖及遷移的優(yōu)良基質和載體。半透膜和外膜是用豬、牛、羊、猴等動物的膜組織經(jīng)系列生化處理得到的,具有脊髓軟、硬脊膜相似的組成和特性,生物相容性好。螺旋骨架可以由半透膜或外膜裁成細長片條,在半透膜外螺旋盤繞粘貼多層而形成,除對支架起到支撐作用外,所形成的螺旋凹坑,還起到臨時性腦脊液通道腔的作用,類似于脊髓蛛網(wǎng)膜下腔的作用。
作為一種優(yōu)化方案,所述心體、半透膜及外膜分別由通過偶聯(lián)劑偶合多肽及糖胺聚糖類活性組分的動物脊髓、動物膜組織制成,使之具有粘附生長因子,促進組織生長的功能。對于半透膜及外膜,考慮到一些膜組織,力學強度還不能滿足應用要求,而且在生化處理中常會引起力學性能的損失,所以還設置了對膠原蛋白分子進行接枝改性的處理步驟,如在膠原蛋白分子中適當接枝聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚乳酸、聚羥乙酸等鏈段,來提高基材的力學強度和韌性。接枝的原料是用它們的預聚體,方法可以選用縮合、引發(fā)、輻射等高聚物接枝方法。
所述的多肽之一是由16個賴氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、絲氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)縮聚而成的,所述的糖胺聚糖是透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、肝素、硫酸乙酰肝素或硫酸角質素。這些多肽或糖胺聚糖對生長因子有廣譜粘附和富集作用或激發(fā)未分化細胞定向分化,具有誘導機體組織的再生性修復的功能。
所述的半透膜為動物的腸膜或者其它經(jīng)過機械薄化處理的動物膜組織;所述外膜為動物心包膜或膈膜或脂肪網(wǎng)膜或胸膜或腹膜;所述的螺旋骨架為半透膜或外膜裁成的長片條螺旋粘貼而成。
所述心體、半透膜和外膜交聯(lián)固定所用的非醛類固定劑為易與蛋白質分子發(fā)生交聯(lián)反應的試劑,如環(huán)氧化物、二酰二胺、二異氰酸酯、聚乙二醇或碳化二亞胺試劑中的一種或兩種,這里的環(huán)氧化物可以是單環(huán)氧化物 也可以是雙環(huán)氧化物 這里R=CnH2n+1-,n=0-10,還可以是低聚環(huán)氧化物如聚環(huán)氧丙烷。
所述心體、半透膜和外膜去除抗原所用的活潑試劑可以是小分子有機酸酐、酰氯、酰胺或環(huán)氧化物,強氫鍵試劑為胍類化合物。
所述心體、半透膜和外膜偶合多肽或糖胺聚糖活性組分所用的偶聯(lián)劑為二酰二胺、二酸酐、碳化二亞胺、雙環(huán)氧化物或其它能與-NH2,-OH,-COOH等起縮合反應的雙官能團試劑。
本實用新型的優(yōu)點是仿照人體脊髓的組成和結構設計,心體類似于人脊髓的髓質(灰質和白質),它是用去抗原異種脊髓基質,引入可粘附神經(jīng)干細胞及有關生長因子的活性組分制成,可征集神經(jīng)干細胞并誘導其定向分化,促進脊髓組織的再生。半透膜類似于脊髓的軟脊膜,可透過脊液中的營養(yǎng)物質。螺旋骨架除起支撐作用外,所形成的螺旋凹坑起到腦脊液流動腔的作用。外膜類似于硬脊膜。所有的構造都是天然生物材料制成,生物相容性好,無免疫原性,可被降解吸收,可誘導組織再生。
附圖1為本實用新型實施例的結構示意圖;1、心體,2、半透膜,3、螺旋骨架,4、硬脊膜。
具體實施方式
實施例如圖1所示,生物型脊髓支架,由心體1、包裹在心體外的半透膜2、固定在半透膜2上的螺旋骨架3以及包裹在螺旋骨架3上的外膜4組成,其中心體1、半透膜2及外膜4分別由通過非醛類固定劑交聯(lián)固定、活潑試劑和強氫鍵試劑去除抗原以及通過偶聯(lián)劑偶聯(lián)特定多肽或糖胺聚糖活性組分的處理步驟的動物脊髓、動物膜組織制成,對于半透膜及外膜由于對強度要求高,還增設了一個增韌改性的步驟。
具體制備步驟如下一、心體材料的制備取新鮮的豬脊髓,小心剪除硬脊膜、蛛網(wǎng)膜及軟脊膜,取髓質,小心剔除微血管,放入0.2~2%的NaOH溶液中浸泡2小時,取出,用水漂洗三次。取出瀝干水分,用有機溶劑抽取其中脂肪及脂溶性雜質。取出,除去溶劑后,用碳鏈環(huán)氧化物與之進行交聯(lián)固定反應。取出,洗凈,冷凍干燥,用乙酸酐或丁酸酐與之反應,封閉抗原基因;再用鹽酸胍的Tris緩沖溶液處理,改變引起抗原的特異構象。取出,洗凈,用碳化二亞胺(R-N=C=N-R)作偶聯(lián)劑將由16個賴氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、絲氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)縮聚而成的多肽或糖胺聚糖偶合到髓質的膠原分子上,洗凈,即得心體材料,置于生理鹽水中低溫保存?zhèn)溆谩?br>
二、半透膜2和外膜4的制備分別取牛心包或豬心包或豬胸膜及豬腸膜,洗凈,小心除去多余組織和雜質,取堅實平整的膜體,洗凈,用0.1~2%濃度的KOH溶液浸泡處理2小時。取出,用水漂洗三次以上,取出瀝干水分,用有機溶劑抽取其中脂肪及脂溶性雜質。取出,除去溶劑后,用碳鏈環(huán)氧化物與之進行交聯(lián)固定反應。取出,洗凈,冷凍干燥,用乙酸酐或丁酸酐與之反應,封閉抗原基因;再用鹽酸胍的Tris緩沖溶液處理,改變引起抗原的特異構象。取出洗凈,冷凍干燥,用P2O5作脫水縮合劑將聚羥基乙酸的預聚體接枝到膜材的膠原分子上。用碳化二亞胺(R-N=C=N-R)作偶聯(lián)劑將由16個賴氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、絲氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)縮聚而成的多肽或透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、肝素、硫酸乙酰肝素或硫酸角質素偶合到上述膜材的膠原分子上,洗凈,置于生理鹽水中低溫保存?zhèn)溆谩0胪改?選用最薄滲透性最好的豬腸膜,外膜4選用較厚的豬、牛心包或豬隔膜。
三、生物型脊髓支架的制備在設定直徑的圓棒模具上,用醫(yī)用膠將相應尺寸的半透膜2邊邊粘合形成圓管狀體。另取上述任一膜裁成規(guī)定寬度的長片條,用醫(yī)用膠將長片條按一定間距螺旋盤繞粘貼到軟脊膜的管壁上,繞粘數(shù)層,形成有一定支撐力的螺旋骨架3,再用醫(yī)用膠將外膜4粘合到螺旋骨架3的凸梁上,自身再邊邊粘合成圓管體。脫出圓棒模具,小心將制好的心體材料充填到管心的圓柱腔內形成心體1,必要時加少量醫(yī)用蛋白膠作賦形劑。充填密度不宜太緊,也不宜太松,以適中為好,填好后冷凍干燥以定型,至此,生物型脊髓支架便整體制成。用生理鹽水作保存液密封包裝,用鈷-60輻射滅菌,即得到產(chǎn)品。
權利要求1.一種生物型脊髓支架,其特征在于它由心體(1)、包裹在心體(1)外的半透膜(2)、固定在半透膜(2)上的螺旋骨架(3)以及包裹在螺旋骨架(3)上的外膜(4)組成。
專利摘要本實用新型公開了一種生物型脊髓支架,它由心體(1)、包裹在心體(1)外的半透膜(2)、固定在半透膜(2)上的螺旋骨架(3)以及包裹在螺旋骨架(3)上的外膜(4)組成,其中心體(1)、半透膜(2)及外膜(4)分別由通過非醛類固定劑交聯(lián)固定和活潑試劑及強氫鍵試劑去除抗原處理的動物脊髓、動物膜組織制成。本實用新型的優(yōu)點是仿照人體脊髓的組成和結構設計,所有的構造都是天然生物材料制成,生物相容性好,無免疫原性,可被降解吸收,可誘導組織再生。
文檔編號A61L27/58GK2917583SQ20052012063
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權日2005年12月20日
發(fā)明者張慶俊, 徐國風 申請人:廣州知光生物科技有限公司