專利名稱：一種具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的人工膽管仿生支架及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及組織工程用多孔支架的構(gòu)建，尤其涉及一種可降解聚酯為材料，通過涂膜法與明膠致孔劑法制備具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的人工膽管仿生支架的方法。
背景技術(shù)：
組織工程是ー個涉及到醫(yī)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科、多領(lǐng)域的交叉研究課題。在組織工程的研究中，支架材料的選擇和支架的構(gòu)建是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。只有構(gòu)建出具有特定微結(jié)構(gòu)、優(yōu)良機(jī)械性能、適宜降解性能以及良好生物相容性的支架，才能有效地促進(jìn)細(xì)胞的粘附和生長，進(jìn)而引導(dǎo)組織和器官的再生。聚酯在生物體內(nèi)可徹底降解，降解之 后的產(chǎn)物為ニ氧化碳和水，對人體無害，且具有優(yōu)良的藥物通過性和力學(xué)性能，可降解聚酯作為體內(nèi)植入體以及藥物控釋材料已獲美國食品藥品監(jiān)瞀局(FDA)批準(zhǔn)。目前人工膽管替代物主要包括塑料內(nèi)涵管，金屬支架和可降解材料制成的支架。塑料內(nèi)涵管與金屬支架生物相容性差，易引起機(jī)體的不良反應(yīng)，而且由于不可生物降解，存在二次手術(shù)等問題，給患者帶來巨大痛苦和巨額手術(shù)費用。隨著組織工程與再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，組織工程化膽管對實現(xiàn)膽管缺損的再生與修復(fù)成為可能。然而，由于組織工程膽管支架的多孔結(jié)構(gòu)，在膽管組織形成前，無法有效支持膽汁的流通，并存在膽汁滲漏的危險，極大地威脅患者的生命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種以來源廣泛的聚酯為原材料，構(gòu)建具有雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合支架的制備方法，獲得可有效支持膽汁流通、防止膽汁滲漏，并支持膽管再生修復(fù)的人工膽管仿生支架。本發(fā)明的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的人工膽管仿生支架由內(nèi)管和外管復(fù)合而成，內(nèi)管為致密膜狀聚酯管，外管為多孔且孔間連通的聚酯管。通常，內(nèi)管的直徑為1—10 mm，外管外徑為3—14 mm。具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的人工膽管仿生支架的制備方法，包括以下步驟
1)在直徑為I一10 mm玻璃棒上涂覆質(zhì)量濃度為5% — 25%的可降解聚酯溶液，晾干，將其從玻璃棒上取下，得到致密膜狀聚酯管；
2)以步驟I)制得的致密膜狀聚酯管為內(nèi)管，在其外同軸線套置外徑為3—14 mm的玻璃管，在聚酯管與玻璃管之間填充粒徑為180— 600μπι的明膠顆粒，然后注入體積濃度為70—90%的こ醇溶液，將明膠顆粒浸潤，放入溫度為60— 80°C的烘箱，待明膠顆粒粘接后取出，在低于_20°C的溫度下冷凍，凍干，脫去玻璃外管，得到內(nèi)層為聚酯管，外層為明膠顆粒粘接層的復(fù)合管；
3)將步驟2)的復(fù)合管于質(zhì)量濃度為5%— 25%的聚酯溶液中浸泡O. 5—1分鐘，取出后于-20°C下冷凍2小時以上，并冷凍干燥，然后放入37°C恒溫水浴中浸泡，去除明膠模板，干燥，得到雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架。
本發(fā)明中，所說的可降解聚酯是聚乳酸、聚乙醇酸、聚(乳酸-乙醇酸)共聚物、聚己內(nèi)酯或聚羥基丁酸酯。本發(fā)明步驟I)中，優(yōu)選可降解聚酯溶液的質(zhì)量濃度為10% —15%，玻璃棒的直徑為1—6 mm。步驟2)中，優(yōu)選玻璃管的外徑為3— 8 mm,明膠顆粒的直徑為280— 450 ym。本發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明以生物可降解型聚酯為原料，采用涂膜法制備具有一定強度的致密膜狀內(nèi)管，采用明膠致孔劑法制備具有連通多孔結(jié)構(gòu)的外管，通過外管和內(nèi)管的復(fù)合，獲得一種具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的人工膽管仿生支架。在修復(fù)初期，該人工膽管仿生支架的內(nèi)管可支持膽汁流通并防止膽汁滲漏，而外管的多孔結(jié)構(gòu)可支持細(xì)胞生長，再生形成新膽管組織。該人工膽管仿生支架具有生物相容性好、無細(xì)胞毒性等特點，兼具膽管內(nèi)涵管和組織工程膽管的作用，在支持膽汁流通和防止膽汁滲漏的同時，可實現(xiàn)膽管的再生與修復(fù)，避免了二次手術(shù)。 膽管支架的材料來源廣泛，制備工藝重復(fù)性好，所構(gòu)建的支架可以應(yīng)用于組織工程膽管構(gòu)建和膽管缺損修復(fù)，具有良好的臨床應(yīng)用前景。


圖I為具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架橫截面的掃描電鏡照片。圖2為具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架內(nèi)管的掃描電鏡照片。圖3為具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架外管的掃描電鏡照片。圖4為具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架在干態(tài)和濕態(tài)下的拉伸模量。圖5為具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架在干態(tài)和濕態(tài)下的壓縮模量。圖6為以聚(乳酸-乙醇酸)共聚物(PLGA)和聚己內(nèi)酯(PCL)為材料制備的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架的孔隙率。圖7為經(jīng)熒光素雙醋酸酯(FDA)染色的接種人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的人工膽管仿生支架的斷面照片。圖8為經(jīng)熒光素雙醋酸酯(FDA)染色的接種人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的人工膽管仿生支架的外管照片。圖9為接種人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的人工膽管仿生支架的掃描電鏡圖片。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。實例I :
I)在直徑為5. 5mm的玻璃棒上涂覆質(zhì)量濃度為15%的聚己內(nèi)酯溶液，晾干，將其從玻璃棒上取下，得到致密膜狀聚己內(nèi)酯管。2)以步驟I)制得的致密膜狀聚己內(nèi)酯管為內(nèi)管，在其外同軸線套置外徑為7. 5mm的玻璃管，在聚己內(nèi)酯管與玻璃管之間填充粒徑為280 u m的明膠顆粒，然后注入體積濃度為85%的乙醇溶液，將明膠顆粒浸潤，放入溫度為70°C的烘箱，待明膠顆粒粘接后取出，在-25°C的溫度下冷凍，凍干，脫去玻璃外管，得到內(nèi)層為聚己內(nèi)酯管，外層為明膠顆粒粘接
層的復(fù)合管。3)將步驟2)的復(fù)合管于質(zhì)量濃度為10%的聚己內(nèi)酯溶液中浸泡0. 5分鐘，取出后于-20°C下冷凍3小吋，并冷凍干燥。然后放入37°C恒溫水浴中浸泡，去除明膠模板，干燥，制得以聚己內(nèi)酯膜為內(nèi)管、聚己內(nèi)酯多孔支架為外管的雙層復(fù)合人工膽管仿生支架。圖I、圖2和圖3分別為人工膽管仿生支架的斷面、內(nèi)管表面和外管表面的掃描電鏡照片。從圖可見，該人工膽管仿生支架的內(nèi)管管壁光滑，致密不通透，外管具有多孔結(jié)構(gòu)，且孔間連通，內(nèi)管與外管復(fù)合緊密，從而達(dá)到了既能支持膽汁流通、有效防止膽漏，又能支持細(xì)胞生長，促進(jìn)新生膽管組織形成的目的。圖4和圖5分別為實例I制備的人工膽管仿生支架在干態(tài)和濕態(tài)條件下的拉伸模量和壓縮模量。圖7和圖8在人工膽管仿生支架斷面和外管表面種植的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞經(jīng)熒光素雙醋酸酷(FDA)染色的激光共聚焦顯微鏡照片，圖9為種植在支架外管表面的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的掃描電子顯微鏡照片。實例2
I)在直徑為2 mm的玻璃棒上涂覆質(zhì)量濃度為15%的聚(乳酸-こ醇酸)共聚物溶液， 晾干，將其從玻璃棒上取下，得到致密膜狀聚(乳酸-こ醇酸)共聚物管。2)以步驟I)制得的致密膜狀聚(乳酸-こ醇酸)共聚物管為內(nèi)管，在其外同軸線套置外徑為6 mm的玻璃管，在聚(乳酸-こ醇酸)共聚物管與玻璃管之間填充粒徑為450 μ m的明膠顆粒，然后注入體積濃度為85%的こ醇溶液，將明膠顆粒浸潤，放入溫度為70°C的烘箱，待明膠顆粒粘接后取出，在-25°C的溫度下冷凍，凍干，脫去玻璃外管，得到內(nèi)層為聚(乳酸-こ醇酸)共聚物管，外層為明膠顆粒粘接層的復(fù)合管。3)將步驟2)的復(fù)合管于質(zhì)量濃度為10%的聚(乳酸-こ醇酸)共聚物溶液中浸泡
0.5分鐘，取出后于_20°C下冷凍3小吋，并冷凍干燥。然后放入37°C恒溫水浴中浸泡，去除明膠模板，干燥，制得以聚(乳酸-こ醇酸)共聚物膜為內(nèi)管、聚(乳酸-こ醇酸)共聚物多孔支架為外管的復(fù)合人工膽管仿生支架。實例3
I)在直徑為Imm的玻璃棒上涂覆質(zhì)量濃度為15%的聚己內(nèi)酯溶液，晾干，將其從玻璃棒上取下，得到致密膜狀聚己內(nèi)酯管。2)以步驟I)制得的致密膜狀聚己內(nèi)酯管為內(nèi)管，在其外同軸線套置外徑為3 mm的玻璃管，在聚己內(nèi)酯管與玻璃管之間填充粒徑為250μπι的明膠顆粒，然后注入體積濃度為85%的こ醇溶液，將明膠顆粒浸潤，放入溫度為70°C的烘箱，待明膠顆粒粘接后取出，在-25°C的溫度下冷凍，凍干，脫去玻璃外管，得到內(nèi)層為聚己內(nèi)酯管，外層為明膠顆粒粘接
層的復(fù)合管。3)將步驟2)的復(fù)合管于質(zhì)量濃度為8%的聚(乳酸-こ醇酸)共聚物溶液中浸泡
0.5分鐘，取出后于_20°C下冷凍3小吋，并冷凍干燥。然后放入37°C恒溫水浴中浸泡，去除明膠模板，干燥，制得以聚己內(nèi)酯膜為內(nèi)管、聚(乳酸-こ醇酸)共聚物多孔支架為外管的復(fù)合人工膽管仿生支架。
權(quán)利要求
1.一種具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的人工膽管仿生支架，其特征在于由內(nèi)管和外管復(fù)合而成，內(nèi)管為致密膜狀聚酯管，外管為多孔且孔間連通的聚酯管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的人工膽管仿生支架，其特征在于內(nèi)管的直徑為I一10 mm,外管外徑為3—14 mm。
3.權(quán)利要求I所述的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)在直徑為I一10 mm玻璃棒上涂覆質(zhì)量濃度為5% — 25%的可降解聚酯溶液，晾干，將其從玻璃棒上取下，得到致密膜狀聚酯管； 2)以步驟I)制得的致密膜狀聚酯管為內(nèi)管，在其外同軸線套置外徑為3—14 mm的玻璃管，在聚酯管與玻璃管之間填充粒徑為180— 600 mm的明膠顆粒，然后注入體積濃度為70—90%的乙醇溶液，將明膠顆粒浸潤，放入溫度為60— 80°C的烘箱，待明膠顆粒粘接后取出，在低于_20°C的溫度下冷凍，凍干，脫去玻璃外管，得到內(nèi)層為聚酯管，外層為明膠顆粒粘接層的復(fù)合管； 3)將步驟2)的復(fù)合管于質(zhì)量濃度為5%— 25%的聚酯溶液中浸泡0. 5—1分鐘，取出后于-20°C下冷凍2小時以上，并冷凍干燥，然后放入37°C恒溫水浴中浸泡，去除明膠模板，干燥，得到雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架的制備方法，其特征在于所說的可降解聚酯是聚乳酸、聚乙醇酸、聚(乳酸-乙醇酸)共聚物、聚己內(nèi)酯或聚羥基丁酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架的制備方法，其特征在于步驟I)可降解聚酯溶液的質(zhì)量濃度為10% —15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架的制備方法，其特征在于步驟I)玻璃棒的直徑為I一6 mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架的制備方法，其特征在于步驟2)玻璃管的外徑為3— 8 mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架的制備方法，其特征在于明膠顆粒的直徑為280— 450 mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)人工膽管仿生支架及其制備方法，以生物可降解型聚酯為原料，采用涂膜法制備致密膜狀內(nèi)管，采用明膠致孔劑法制備具有連通多孔結(jié)構(gòu)的聚酯管外管，通過外管和內(nèi)管的復(fù)合，獲得具有雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的人工膽管仿生支架，制備工藝重復(fù)性好。該人工膽管仿生支架的內(nèi)管可支持膽汁流通并防止膽汁滲漏，外管可支持細(xì)胞生長，再生形成新膽管組織。生物相容性好、無細(xì)胞毒性，可實現(xiàn)膽管的再生與修復(fù)，避免了二次手術(shù)，可用于組織工程膽管構(gòu)建和膽管缺損修復(fù)，具有良好的臨床應(yīng)用前景。
文檔編號A61L27/18GK102641160SQ20121012119
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者王千千, 王美聰, 董潔, 馬列, 高長有 申請人:浙江大學(xué)