专利名称：一种人工尿液流出道及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种人工尿液流出道及其制备方法，属于医疗器械技术领域。
背景技术：
很多疾病(如:创伤、肿瘤、手术及先天因素等)都可导致膀胱缺失，临床上最为常见的是膀胱肿瘤导致的膀胱切除。膀胱切除后，尿液无法通过正常的途径排出，需要构建一个临时储存尿液并将尿液排出体外的流出道。目前常规的做法是切取患者一段健康的胃肠道作为尿液流出道，与患者双侧输尿管吻合进行尿流改道手术，切断的胃肠道再进行吻合连接起来。这种手术方式需要截取一段消化管道，不仅增加患者的痛苦、延长手术时间、增加手术风险，而且导致很多并发症，如吻合口漏尿、移植物坏死、内疝形成、肠梗阻、分泌粘液、尿路感染、电解质紊乱、形成结石甚至恶变等。随着社会、经济以及现代科学的发展，人们对于医疗服务的要求也越来越高。这种以牺牲一个器官的代价来重建另一个器官的做法已经不符合现代科学的发展要求，急迫需要一种人工材料进行替代。目前人类皮肤、骨组织都已经有生物公司开发出了替代产品，但是未见人工尿液流出道产品开发应用于临床。理想的组织工程学膀胱要求能满足以下几点:①能随储尿容量增加而增大；②外表面分布着按照一定顺序排列的平滑肌层；③达到一定容积后能诱发神经冲动，控制平滑肌向一个方向收缩，形成排尿动作形成良好的血液供应维持膀胱的生物活性。受限于目前组织工程学技术的发展情况，目前构建这种理想状态的膀胱几乎不可能。但是目前组织工程学研究已经遍布各种细·胞和材料，构建一个防水的、临时储存尿液的尿液流出道已经可以实现。本申请的发明人长期从事组织工程相关研究。前期通过研究兔膀胱脱细胞基质与尿路上皮细胞形成的复合体修补输尿管，该复合物达到了防水、引流尿液的作用，获得成功。由于脱细胞基质仍然需要供体器官才能获得，难以批量生产。本发明设计采用了人工合成材料聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)作为支撑细胞的材料，它具有可降解、有一定的韧性构建三维形态、降解时间和孔隙率可调整、无细胞毒性等优点。这种新型的人工合成尿液流出道无需再破坏患者健康器官，通过提取自身细胞在体外进行扩增，与支持材料构建成复合物后再植入体内与输尿管吻合，输尿管中的尿液通过人工合成的尿液流出道流出体外。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种人工尿液流出道及其制备方法。本发明的人工尿液流出道，包括一端开口，另一端封闭的笔筒状腔体，腔体由聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制成，厚度为2 5mm，腔体内包含有直径50 200um的孔洞，孔洞体积为腔体的65% 98% ;腔体朝向内表面的孔洞内种植有尿路上皮细胞,腔体朝向外表面的孔洞内种植有平滑肌细胞；所述腔体靠近封闭一端的腔体上还有两个与双侧输尿管吻合的接口。所述腔体的长度优选为10 25cm,直径优选为2 5cm。所述接口直径为0.5 2.0cm。所述的尿路上皮细胞可以为患者自身尿路上皮细胞或其它细胞诱导分化而成的尿路上皮细胞。所述人工尿液流出道的腔体具有一定机械强度，能够支撑细胞生长、攀附。内表面铺满尿路上皮细胞，通过体外无菌条件添加常规上皮培养基培养，使尿路上皮细胞与腔体形成相互交错的整体。尿路上皮细胞间紧密连接，细胞分泌的UPK蛋白形成防水层，能够隔离尿液，防止尿液中的有毒物质浸润，可以起到防止尿液渗透的作用。外表面铺满平滑肌细胞，维系该尿液流出道的张力。该尿液流出道盲端预留与输尿管吻合用的接口，开口端由皮肤及皮下组织固定，开口通向体外，与造口袋连接，收集尿液。本发明的人工尿液流出道中PLGA材料在体内逐步降解，由细胞分泌的基质取代可降解材料，形成新的支撑维持装置的形态。本发明的人工尿液流出道的制备方法，包括如下步骤:
1)PLGA材料溶解后，混入50 200um直径的氯化钠颗粒，搅拌均匀，倒入模具中，待PLGA材料固化后，形成厚度为2 5mm的平板；浸入纯水中，使氯化钠颗粒溶解，形成孔洞，孔洞占PLGA平板总体积的比率在65% 98%之间；
2)自体或低免疫原性异体或异种细胞通过活检的方式提取后，在体外进行诱导分化，添加尿路上皮细胞生长因子，使之形成具有尿路上皮细胞特性，随后扩增到至少2 X IOfVcm2密度；
3)自体或低免疫原性异体或异种细胞通过活检的方式提取后，在体外进行诱导分化，添加平滑肌细胞生长因子，使之形成具有平滑肌细胞特性，随后扩增到至少2 X IOfVcm2密度；
4)PLGA平板水平放置，朝上的一面为A面，朝下的一面为B面，先将平滑肌细胞种植在PLGA平板A面，无菌条件下在培养液中培养I天，使平滑肌细胞通过大量孔隙从A面进入并与PLGA附着形成整体；
5)再将PLGA平板翻转，B面朝上，种植之前准备好的具有尿路上皮细胞特征的细胞，在培养液中培养I天；
6)将种植了细胞的PLGA平板两长边对接，形成卷管，种植了尿路上皮细胞的B面位于管腔内侧，种植了平滑肌细胞的A面位于管腔外侧，对接处用可吸收线缝合，卷管一端亦缝合封闭，并在该端的管体上预留两个开口，制成人工尿路流出道。使用本发明的人工尿液流出道，能避免切除正常胃肠道来进行膀胱替代，减少了手术操作时间、降低了手术难度和风险，避免了一系列术后并发症。自体细胞移植避免了免疫排斥反应，植入体内后能快速建立血液供应，维持其基本生物学活性及功能。
图1多孔的板状PLGA材料(三角形示剪下的一角放大图，黑点表示孔隙)。图2种植了细胞的PLGA材料。图3种植了细胞的PLGA材料卷曲。图4 PLGA平板裁剪、缝合得到的人工尿液流出道。
图5该装置在生物体内的应用(以人为例)。1-肾脏，2-输尿管，3-接口，4-造口袋，5-尿液。
具体实施例方式 现结合附图对本发明作进一步说明。本发明的人工尿液流出道，包括一端开口，另一端封闭的笔筒状腔体，腔体由聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制成，厚度为2 5mm，腔体内包含有直径50 200um的孔洞，孔洞体积为腔体的65% 98% ;腔体朝向内表面的孔洞内种植有尿路上皮细胞,腔体朝向外表面的孔洞内种植有平滑肌细胞；
所述腔体靠近封闭一端的腔体上还有两个与双侧输尿管吻合的接口。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直径的氯化钠颗粒搅拌均匀，倒入长度10 25cm,宽度6.3 15.7cm，厚度2 5mm的模具中，待PLGA材料固化后，浸入纯水中，使氯化钠颗粒溶解，形成孔洞，孔洞大小为氯化钠颗粒大小，孔洞占PLGA材料总体积的比率在65% 98%之间；
2)自体或低免疫原性异体/异种细胞通过活检的方式提取后，在体外进行诱导分化，添加尿路上皮细胞生长因子，使之形成具有尿路上皮细胞特性，随后扩增到至少2 X IOfVcm2密度，进行细胞鉴定确认细胞纯度、细胞活力、细胞表面抗原等符合尿路上皮细胞特征；
3)类似2)中描述的方式提取并体外扩增平滑肌细胞；
4)PLGA材料水平·任意放置，朝上的一面定义为A面，朝下的一面定义为B面(图1)，后续描述中A、B面定义不再随材料的翻转而变化(即水平翻转180°后，A面成为朝下的一面)；
5)先将平滑肌细胞种植在PLGA材料A面，无菌条件下在培养液中培养I天，使平滑肌细胞通过大量孔隙从PLGA材料A面进入并与材料附着形成整体；
6)再将种植了平滑肌细胞的PLGA材料翻转，未种植细胞的一面(B面)朝上，种植之前准备好的具有尿路上皮细胞特征的细胞，与培养液培养I天(图2)；
7)将种植了细胞的PLGA材料两长边对接，可吸收线缝合(末端预留两个开口)，形成卷管，卷管一端亦缝合封闭，制成可供使用的尿液流出道(图3、4)
本装置的应用方式:
1)本装置适用于任何原因导致的生物体(包括人)膀胱缺失；
2)根据需要，个体化的定制不同规格的管道，采集个体细胞制作；
3)本装置全部植入生物体内，盲端预留开口与两条输尿管连接，开口端与生物体表皮肤吻合，尿液通过输尿管进入本装置内，并经由装置在体表的开口流出体外，体外部分可连接目前临床广泛应用的造口袋收集尿液(图5)。
权利要求
1.一种人工尿液流出道，其特征在于，包括一端开口，另一端封闭的笔筒状腔体，腔体由聚乳酸-轻基乙酸共聚物制成，厚度为2 5mm,腔体内包含有直径50 200um的孔洞，孔洞体积为腔体的65% 98% ； 腔体朝向内表面的孔洞内种植有尿路上皮细胞，腔体朝向外表面的孔洞内种植有平滑肌细胞； 所述腔体靠近封闭一端的管体上还有两个与双侧输尿管吻合的接口。
2.根据权利要求I所述的人工尿液流出道，其特征在于，所述腔体的长度为10 25cm,直径为2 5cm。
3.根据权利要求I所述的人工尿液流出道，其特征在于，所述接口直径为O.5 2.0cm。
4.根据权利要求I所述的人工尿液流出道，其特征在于，所述的尿路上皮细胞为患者自身尿路上皮细胞或其它细胞诱导分化而成的尿路上皮细胞。
5.权利要求I所述人工尿液流出道的的制备方法，其特征在于包括如下步骤 1)PLGA材料溶解后，混入50 200um直径的氯化钠颗粒，搅拌均匀，倒入模具中，待PLGA材料固化后，形成厚度为2 5mm的平板；浸入纯水中，使氯化钠颗粒溶解，形成孔洞，孔洞占PLGA平板总体积的比率在65% 98%之间； 2)自体或低免疫原性异体或异种细胞通过活检的方式提取后，在体外进行诱导分化，添加尿路上皮细胞生长因子，使之形成具有尿路上皮细胞特性，随后扩增到至少2 X IOfVcm2密度； 3)自体或低免疫原性异体或异种细胞通过活检的方式提取后，在体外进行诱导分化，添加平滑肌细胞生长因子，使之形成具有平滑肌细胞特性，随后扩增到至少2 X IOfVcm2密度； 4)PLGA平板水平放置，朝上的一面为A面，朝下的一面为B面，先将平滑肌细胞种植在PLGA平板A面，无菌条件下在培养液中培养I天，使平滑肌细胞通过大量孔隙从A面进入并与PLGA附着形成整体； 5)再将PLGA平板翻转，B面朝上，种植之前准备好的具有尿路上皮细胞特征的细胞，在培养液中培养I天； 6)将种植了细胞的PLGA平板两长边对接，形成卷管，种植了尿路上皮细胞的B面位于管腔内侧，种植了平滑肌细胞的A面位于管腔外侧，对接处用可吸收线缝合，卷管一端亦缝合封闭，并在该端的管体上预留两个开口，制成人工尿路流出道。
全文摘要
本发明涉及一种人工尿液流出道，包括一端开口，另一端封闭的笔筒状腔体，腔体由聚乳酸-羟基乙酸共聚物制成，厚度为2～5mm，腔体内包含有直径50~200um的孔洞，孔洞体积为腔体的65%~98%；腔体朝向内表面的孔洞内种植有尿路上皮细胞，腔体朝向外表面的孔洞内种植有平滑肌细胞；所述腔体靠近封闭一端的管体上还有两个与双侧输尿管吻合的接口。聚乳酸-羟基乙酸共聚物材料具有可降解特性，制作后需短时间内植入生物体内继续维持生物活性。使用本发明装置，避免了切除正常胃肠道来进行膀胱替代；自体细胞移植避免了免疫排斥反应，植入体内后能快速建立血液供应，维持其基本生物学活性及功能。
文档编号A61F2/04GK103251979SQ201310197499
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月24日 优先权日2013年5月24日
发明者杨嗣星, 熊云鹤, 廖文彪 申请人:武汉大学