專利名稱：一種人工尿液流出道及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工尿液流出道及其制備方法，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
很多疾病(如:創(chuàng)傷、腫瘤、手術(shù)及先天因素等)都可導(dǎo)致膀胱缺失，臨床上最為常見的是膀胱腫瘤導(dǎo)致的膀胱切除。膀胱切除后，尿液無法通過正常的途徑排出，需要構(gòu)建一個(gè)臨時(shí)儲(chǔ)存尿液并將尿液排出體外的流出道。目前常規(guī)的做法是切取患者一段健康的胃腸道作為尿液流出道，與患者雙側(cè)輸尿管吻合進(jìn)行尿流改道手術(shù)，切斷的胃腸道再進(jìn)行吻合連接起來。這種手術(shù)方式需要截取一段消化管道，不僅增加患者的痛苦、延長手術(shù)時(shí)間、增加手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，而且導(dǎo)致很多并發(fā)癥，如吻合口漏尿、移植物壞死、內(nèi)疝形成、腸梗阻、分泌粘液、尿路感染、電解質(zhì)紊亂、形成結(jié)石甚至惡變等。隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)于醫(yī)療服務(wù)的要求也越來越高。這種以犧牲一個(gè)器官的代價(jià)來重建另一個(gè)器官的做法已經(jīng)不符合現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展要求，急迫需要一種人工材料進(jìn)行替代。目前人類皮膚、骨組織都已經(jīng)有生物公司開發(fā)出了替代產(chǎn)品，但是未見人工尿液流出道產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用于臨床。理想的組織工程學(xué)膀胱要求能滿足以下幾點(diǎn):①能隨儲(chǔ)尿容量增加而增大；②外表面分布著按照一定順序排列的平滑肌層；③達(dá)到一定容積后能誘發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)，控制平滑肌向一個(gè)方向收縮，形成排尿動(dòng)作形成良好的血液供應(yīng)維持膀胱的生物活性。受限于目前組織工程學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況，目前構(gòu)建這種理想狀態(tài)的膀胱幾乎不可能。但是目前組織工程學(xué)研究已經(jīng)遍布各種細(xì)·胞和材料，構(gòu)建一個(gè)防水的、臨時(shí)儲(chǔ)存尿液的尿液流出道已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。本申請(qǐng)的發(fā)明人長期從事組織工程相關(guān)研究。前期通過研究兔膀胱脫細(xì)胞基質(zhì)與尿路上皮細(xì)胞形成的復(fù)合體修補(bǔ)輸尿管，該復(fù)合物達(dá)到了防水、引流尿液的作用，獲得成功。由于脫細(xì)胞基質(zhì)仍然需要供體器官才能獲得，難以批量生產(chǎn)。本發(fā)明設(shè)計(jì)采用了人工合成材料聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)作為支撐細(xì)胞的材料，它具有可降解、有一定的韌性構(gòu)建三維形態(tài)、降解時(shí)間和孔隙率可調(diào)整、無細(xì)胞毒性等優(yōu)點(diǎn)。這種新型的人工合成尿液流出道無需再破壞患者健康器官，通過提取自身細(xì)胞在體外進(jìn)行擴(kuò)增，與支持材料構(gòu)建成復(fù)合物后再植入體內(nèi)與輸尿管吻合，輸尿管中的尿液通過人工合成的尿液流出道流出體外。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種人工尿液流出道及其制備方法。本發(fā)明的人工尿液流出道，包括一端開口，另一端封閉的筆筒狀腔體，腔體由聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)制成，厚度為2 5mm，腔體內(nèi)包含有直徑50 200um的孔洞，孔洞體積為腔體的65% 98% ;腔體朝向內(nèi)表面的孔洞內(nèi)種植有尿路上皮細(xì)胞,腔體朝向外表面的孔洞內(nèi)種植有平滑肌細(xì)胞；所述腔體靠近封閉一端的腔體上還有兩個(gè)與雙側(cè)輸尿管吻合的接口。所述腔體的長度優(yōu)選為10 25cm,直徑優(yōu)選為2 5cm。所述接口直徑為0.5 2.0cm。所述的尿路上皮細(xì)胞可以為患者自身尿路上皮細(xì)胞或其它細(xì)胞誘導(dǎo)分化而成的尿路上皮細(xì)胞。所述人工尿液流出道的腔體具有一定機(jī)械強(qiáng)度，能夠支撐細(xì)胞生長、攀附。內(nèi)表面鋪滿尿路上皮細(xì)胞，通過體外無菌條件添加常規(guī)上皮培養(yǎng)基培養(yǎng)，使尿路上皮細(xì)胞與腔體形成相互交錯(cuò)的整體。尿路上皮細(xì)胞間緊密連接，細(xì)胞分泌的UPK蛋白形成防水層，能夠隔離尿液，防止尿液中的有毒物質(zhì)浸潤，可以起到防止尿液滲透的作用。外表面鋪滿平滑肌細(xì)胞，維系該尿液流出道的張力。該尿液流出道盲端預(yù)留與輸尿管吻合用的接口，開口端由皮膚及皮下組織固定，開口通向體外，與造口袋連接，收集尿液。本發(fā)明的人工尿液流出道中PLGA材料在體內(nèi)逐步降解，由細(xì)胞分泌的基質(zhì)取代可降解材料，形成新的支撐維持裝置的形態(tài)。本發(fā)明的人工尿液流出道的制備方法，包括如下步驟:
1)PLGA材料溶解后，混入50 200um直徑的氯化鈉顆粒，攪拌均勻，倒入模具中，待PLGA材料固化后，形成厚度為2 5mm的平板；浸入純水中，使氯化鈉顆粒溶解，形成孔洞，孔洞占PLGA平板總體積的比率在65% 98%之間；
2)自體或低免疫原性異體或異種細(xì)胞通過活檢的方式提取后，在體外進(jìn)行誘導(dǎo)分化，添加尿路上皮細(xì)胞生長因子，使之形成具有尿路上皮細(xì)胞特性，隨后擴(kuò)增到至少2 X IOfVcm2密度；
3)自體或低免疫原性異體或異種細(xì)胞通過活檢的方式提取后，在體外進(jìn)行誘導(dǎo)分化，添加平滑肌細(xì)胞生長因子，使之形成具有平滑肌細(xì)胞特性，隨后擴(kuò)增到至少2 X IOfVcm2密度；
4)PLGA平板水平放置，朝上的一面為A面，朝下的一面為B面，先將平滑肌細(xì)胞種植在PLGA平板A面，無菌條件下在培養(yǎng)液中培養(yǎng)I天，使平滑肌細(xì)胞通過大量孔隙從A面進(jìn)入并與PLGA附著形成整體；
5)再將PLGA平板翻轉(zhuǎn)，B面朝上，種植之前準(zhǔn)備好的具有尿路上皮細(xì)胞特征的細(xì)胞，在培養(yǎng)液中培養(yǎng)I天；
6)將種植了細(xì)胞的PLGA平板兩長邊對(duì)接，形成卷管，種植了尿路上皮細(xì)胞的B面位于管腔內(nèi)側(cè)，種植了平滑肌細(xì)胞的A面位于管腔外側(cè)，對(duì)接處用可吸收線縫合，卷管一端亦縫合封閉，并在該端的管體上預(yù)留兩個(gè)開口，制成人工尿路流出道。使用本發(fā)明的人工尿液流出道，能避免切除正常胃腸道來進(jìn)行膀胱替代，減少了手術(shù)操作時(shí)間、降低了手術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)，避免了一系列術(shù)后并發(fā)癥。自體細(xì)胞移植避免了免疫排斥反應(yīng)，植入體內(nèi)后能快速建立血液供應(yīng)，維持其基本生物學(xué)活性及功能。



圖1多孔的板狀PLGA材料(三角形示剪下的一角放大圖，黑點(diǎn)表示孔隙)。圖2種植了細(xì)胞的PLGA材料。圖3種植了細(xì)胞的PLGA材料卷曲。圖4 PLGA平板裁剪、縫合得到的人工尿液流出道。
圖5該裝置在生物體內(nèi)的應(yīng)用(以人為例)。1-腎臟，2-輸尿管，3-接口，4-造口袋，5-尿液。
具體實(shí)施例方式 現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的人工尿液流出道，包括一端開口，另一端封閉的筆筒狀腔體，腔體由聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)制成，厚度為2 5mm，腔體內(nèi)包含有直徑50 200um的孔洞，孔洞體積為腔體的65% 98% ;腔體朝向內(nèi)表面的孔洞內(nèi)種植有尿路上皮細(xì)胞,腔體朝向外表面的孔洞內(nèi)種植有平滑肌細(xì)胞；
所述腔體靠近封閉一端的腔體上還有兩個(gè)與雙側(cè)輸尿管吻合的接口。上述人工尿液流出道可按照以下方法制作而成:
1)PLGA材料溶解后，混入50 200um直徑的氯化鈉顆粒攪拌均勻，倒入長度10 25cm,寬度6.3 15.7cm，厚度2 5mm的模具中，待PLGA材料固化后，浸入純水中，使氯化鈉顆粒溶解，形成孔洞，孔洞大小為氯化鈉顆粒大小，孔洞占PLGA材料總體積的比率在65% 98%之間；
2)自體或低免疫原性異體/異種細(xì)胞通過活檢的方式提取后，在體外進(jìn)行誘導(dǎo)分化，添加尿路上皮細(xì)胞生長因子，使之形成具有尿路上皮細(xì)胞特性，隨后擴(kuò)增到至少2 X IOfVcm2密度，進(jìn)行細(xì)胞鑒定確認(rèn)細(xì)胞純度、細(xì)胞活力、細(xì)胞表面抗原等符合尿路上皮細(xì)胞特征；
3)類似2)中描述的方式提取并體外擴(kuò)增平滑肌細(xì)胞；
4)PLGA材料水平·任意放置，朝上的一面定義為A面，朝下的一面定義為B面(圖1)，后續(xù)描述中A、B面定義不再隨材料的翻轉(zhuǎn)而變化(即水平翻轉(zhuǎn)180°后，A面成為朝下的一面)；
5)先將平滑肌細(xì)胞種植在PLGA材料A面，無菌條件下在培養(yǎng)液中培養(yǎng)I天，使平滑肌細(xì)胞通過大量孔隙從PLGA材料A面進(jìn)入并與材料附著形成整體；
6)再將種植了平滑肌細(xì)胞的PLGA材料翻轉(zhuǎn)，未種植細(xì)胞的一面(B面)朝上，種植之前準(zhǔn)備好的具有尿路上皮細(xì)胞特征的細(xì)胞，與培養(yǎng)液培養(yǎng)I天(圖2)；
7)將種植了細(xì)胞的PLGA材料兩長邊對(duì)接，可吸收線縫合(末端預(yù)留兩個(gè)開口)，形成卷管，卷管一端亦縫合封閉，制成可供使用的尿液流出道(圖3、4)
本裝置的應(yīng)用方式:
1)本裝置適用于任何原因?qū)е碌纳矬w(包括人)膀胱缺失；
2)根據(jù)需要，個(gè)體化的定制不同規(guī)格的管道，采集個(gè)體細(xì)胞制作；
3)本裝置全部植入生物體內(nèi)，盲端預(yù)留開口與兩條輸尿管連接，開口端與生物體表皮膚吻合，尿液通過輸尿管進(jìn)入本裝置內(nèi)，并經(jīng)由裝置在體表的開口流出體外，體外部分可連接目前臨床廣泛應(yīng)用的造口袋收集尿液(圖5)。
權(quán)利要求
1.一種人工尿液流出道，其特征在于，包括一端開口，另一端封閉的筆筒狀腔體，腔體由聚乳酸-輕基乙酸共聚物制成，厚度為2 5mm,腔體內(nèi)包含有直徑50 200um的孔洞，孔洞體積為腔體的65% 98% ； 腔體朝向內(nèi)表面的孔洞內(nèi)種植有尿路上皮細(xì)胞，腔體朝向外表面的孔洞內(nèi)種植有平滑肌細(xì)胞； 所述腔體靠近封閉一端的管體上還有兩個(gè)與雙側(cè)輸尿管吻合的接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工尿液流出道，其特征在于，所述腔體的長度為10 25cm,直徑為2 5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工尿液流出道，其特征在于，所述接口直徑為O.5 2.0cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的人工尿液流出道，其特征在于，所述的尿路上皮細(xì)胞為患者自身尿路上皮細(xì)胞或其它細(xì)胞誘導(dǎo)分化而成的尿路上皮細(xì)胞。
5.權(quán)利要求I所述人工尿液流出道的的制備方法，其特征在于包括如下步驟 1)PLGA材料溶解后，混入50 200um直徑的氯化鈉顆粒，攪拌均勻，倒入模具中，待PLGA材料固化后，形成厚度為2 5mm的平板；浸入純水中，使氯化鈉顆粒溶解，形成孔洞，孔洞占PLGA平板總體積的比率在65% 98%之間； 2)自體或低免疫原性異體或異種細(xì)胞通過活檢的方式提取后，在體外進(jìn)行誘導(dǎo)分化，添加尿路上皮細(xì)胞生長因子，使之形成具有尿路上皮細(xì)胞特性，隨后擴(kuò)增到至少2 X IOfVcm2密度； 3)自體或低免疫原性異體或異種細(xì)胞通過活檢的方式提取后，在體外進(jìn)行誘導(dǎo)分化，添加平滑肌細(xì)胞生長因子，使之形成具有平滑肌細(xì)胞特性，隨后擴(kuò)增到至少2 X IOfVcm2密度； 4)PLGA平板水平放置，朝上的一面為A面，朝下的一面為B面，先將平滑肌細(xì)胞種植在PLGA平板A面，無菌條件下在培養(yǎng)液中培養(yǎng)I天，使平滑肌細(xì)胞通過大量孔隙從A面進(jìn)入并與PLGA附著形成整體； 5)再將PLGA平板翻轉(zhuǎn)，B面朝上，種植之前準(zhǔn)備好的具有尿路上皮細(xì)胞特征的細(xì)胞，在培養(yǎng)液中培養(yǎng)I天； 6)將種植了細(xì)胞的PLGA平板兩長邊對(duì)接，形成卷管，種植了尿路上皮細(xì)胞的B面位于管腔內(nèi)側(cè)，種植了平滑肌細(xì)胞的A面位于管腔外側(cè)，對(duì)接處用可吸收線縫合，卷管一端亦縫合封閉，并在該端的管體上預(yù)留兩個(gè)開口，制成人工尿路流出道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人工尿液流出道，包括一端開口，另一端封閉的筆筒狀腔體，腔體由聚乳酸-羥基乙酸共聚物制成，厚度為2～5mm，腔體內(nèi)包含有直徑50~200um的孔洞，孔洞體積為腔體的65%~98%；腔體朝向內(nèi)表面的孔洞內(nèi)種植有尿路上皮細(xì)胞，腔體朝向外表面的孔洞內(nèi)種植有平滑肌細(xì)胞；所述腔體靠近封閉一端的管體上還有兩個(gè)與雙側(cè)輸尿管吻合的接口。聚乳酸-羥基乙酸共聚物材料具有可降解特性，制作后需短時(shí)間內(nèi)植入生物體內(nèi)繼續(xù)維持生物活性。使用本發(fā)明裝置，避免了切除正常胃腸道來進(jìn)行膀胱替代；自體細(xì)胞移植避免了免疫排斥反應(yīng)，植入體內(nèi)后能快速建立血液供應(yīng)，維持其基本生物學(xué)活性及功能。
文檔編號(hào)A61F2/04GK103251979SQ201310197499
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月24日
發(fā)明者楊嗣星, 熊云鶴, 廖文彪 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)