专利名称：一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种尿道修复支架及制备方法，特别是涉及一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架及制备方法，属于医学修复和组织工程领域。
背景技术：
许多先天性(如崎形)和后天性因素(如创伤、战伤、感染、肿瘤等)均可造成尿道缺损、狭窄和功能障碍。由于缺乏理想的修复材料，其修复重建一直是泌尿外科面临的富有挑战性的难题。对于上述的尿道缺损和后尿道狭窄相关患疾病的治疗，临床上常以皮肤(粘膜)游离移植或局部带蒂皮瓣转移修复，但皮肤(粘膜)游离移植常因挛缩导致尿道狭窄，尿屡发生率亦较高；局部带 蒂皮瓣转移则常致局部臃肿，形态不佳，患者及家属难以接受。况且，自体组织移植是以牺牲正常组织为代价的“以手术创伤修复组织缺损”的治疗模式，既增加了新的手术创伤，又增加了手术并发症的机率，且自体组织来源有限，限制了其临床应用。所以，越来越多的医学组织工程材料被用于尿道修复重建，但各类材料各有其独特的优点和缺陷。最早用于尿道修复重建的材料是硅胶、铁褓龙等一系列不可降解的合成材料用于尿道修复重建，但出现了局部侵蚀、移位、瘩道、狭窄、渗出、钙化等问题。近年又尝试了人工合成的生物可降解材料，如聚己内酯(PCL)、乳酸-己内酯共聚物(PLA-CL)、乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)等，细胞实验和动物实验均取得一定成效，但尚无临床应用资料。同时，也有利用去细胞基质重建尿道的报道，动物实验和临床应用显示出一定优点，但此类材料来源十分有限，用来修复尿道长段管状缺损显然有不现实性。总分为上述三种材料，普遍认为唯有生物可降解材料，特别是生物可降解高分子所制备的三维多孔支架有可能找到一种合理的人工制备的尿道修复支架代替自体移植。
发明内容
本发明目的是提供一种可最终生物可降解的高分子的尿道支架及其制备方法，用于尿道损伤修复的需要。本发明提供一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架，其特征在于，所述尿道支架为一种外观形状为管状的组织工程支架，由生物可完全降解的高分子材料制备，支架柔软具有韧性，支架微观结构为多孔状的三维空间，平均孔径大小为20-200 μ m,具有良好的生物相容性，可种植细胞。所述生物可完全降解的高分子材料为聚己内酯(PCL)、乳酸-己内酯共聚物(PLA-CL)、聚乳酸(PLA)、羟基丁酸-羟基己酸共聚物(PHBHHx)中一种或其组合，其一组分必须为聚己内酯，或乳酸-己内酯共聚物。所述乳酸-己内酯共聚物，其乳酸和己内酯的摩尔比为7: 3 9:1。
本发明提供一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架的制备方法，其特征在于包括如下步骤:(I)生物可完全降解的高分子材料完全溶解于有机溶剂中，形成油相；(2)碳酸氢铵溶解于水中，常温下完全溶解，形成水相；(3)将水相和油相混合并进行匀浆处理，形成粘稠的乳化液；(4)迅速地依次将特定直径的模具插入乳化液中，搅拌后马上抽出并常温干燥，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶剂，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。所述油相中有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯中的一种或其组合。所述油相中高分子材料的所占比例为10% -50% (g/100ml)。所述水相中碳酸氢铵的溶液浓度为10-20% (g/100ml)。所述水相和油相的体积比为1: 2 1: 4。本发明制备的尿道修复支架具有良好的生物相容性，促进细胞的增殖；该尿道修复支架没有其他杂质志和有机溶剂的残留；该尿道修复支架内部为三维空间结构，支架的孔径大小可以通过材料和工艺的不同而调节控制，用于细胞种子的粘附和增殖。尿道修复支架的内径可以通过模具的直径控制。上述的模具的可以为光滑的玻璃棒，不锈钢棒，优先选择玻璃棒。上述的尿道修复支架的制备工艺较简单，制备的成本较低廉。本发明公开的生物可降解的高分子的尿道修复支架的成品没有致孔剂和有机溶剂的残留，生物学评价 更加安全，制备工艺更简便，成本更加低廉，更适用于组织工程领域和尿道的临床修复的应用。所制备的尿道修复支架表现出一定的刚性和必要地韧性，能承受具有强大的扩张力，挤压时候有助于支架形状的恢复，并具有良好的生物相容性，尿道粘膜上皮细胞能在支架上粘附和增殖。所制备的尿道修复支架避免了有机溶剂和致孔剂的残留，生物学评价更加安全，制备工艺更简便，成本更加低廉，更适用于临床应用。
:图1为本发明制备的尿道修复支架的结构示意图。I为尿道修复支架内径，2为尿道修复支架的多孔结构。图2为生物可降解的高分子的尿道支架实物图。图3为生物可降解的高分子的尿道支架的微观结构的扫描电子显微镜图。
具体实施例方式实施例1:制备内直径分别为2.5mm、3.5mm、4.5mm的聚己内酯尿道修复支架。称取4gPCL溶解于20ml的二氯甲烷中，加热并冷凝回流溶解I小时溶解，形成油相。称取15g碳酸氢铵溶解于IOOml水中，常温溶解至完全溶解，形成水相。将水相和油相按体积比为1: 3的比例混合并以2500转每秒的速度进行匀浆处理，形成粘稠的乳化液。迅速地依次将直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的玻璃棒插入乳化液中，搅拌后马上抽出并常温干燥12小时，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶剂，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。所得的高分子多孔状的尿道修复支架具有良好的韧性，适度地拉伸、卷曲或对折均不会导致断裂，但挤压后支架不能回复到原先的直径和大小。高分子多孔状的尿道修复支架在磷酸缓冲溶液中浸泡前后会有一定的变化，其内径会有一定程度的收缩，浸泡前后内径的大小见表I。通过扫描电子显微镜观察，发现高分子多孔状的尿道修复支架内部具有良好的三维空间结构，可供细胞的附着和生长。通过扫描电子显微镜专用软件随机测量1000个孔的大小，并取平均值可得到内部三维空间结构的平均孔径大小，见表2。将IO6个生长旺盛的大鼠传代尿道粘膜上皮细胞接种于所制备的尿道修复支架上，置37°C、5.0 % 二氧化碳的细胞培养箱中培养。依次培养I天，4天，7天，并通过细胞活性试剂盒(CCK-8)进行尿道修复支架上细胞的增殖情况。其中，制备内直径分别为3.5mm的尿道修复支架增殖的相关数据见表3。实施例2:制备内直径分别为2.5mm、3.5mm、4.5mm的PLA-CL(7: 3)尿道修复支架。称取4gPLA_CL(7: 3)溶解于20ml的二氯甲烷/氯仿(二氯甲烷所占体积为80% )中，加热并冷凝回流溶解I小时溶解，形成油相。称取15g碳酸氢铵溶解于IOOml水中，常温溶解至完全溶解，形成水相。将水相和油相按体积比为1: 2的比例混合并以2500转每秒的速度进行勻衆处理，形成粘稠的乳化液。迅速地依次将直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的玻璃棒插入乳化液中，搅拌后马上抽出并常温干燥12小时，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶剂，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。所得的高分子多孔状的尿道修复支架具有良好的韧性，适度地拉伸、卷曲或对折均不会导致断裂，挤压后支架可以形变回复到原先的直径和大小。
高分子多孔状的尿道修复支架在磷酸缓冲溶液中浸泡前后会有一定的变化，其内径会有一定程度的收缩，浸泡前后内径的大小见表I。高分子多孔状的尿道修复支架内部具有良好的三维空间结构，可供细胞的附着和生长。内部三维空间结构的平均孔径大小的测量方法同实施例1，数据见表2。将IO6个生长旺盛的大鼠传代尿道粘膜上皮细胞接种于所制备的尿道修复支架上，置37°C、5.0 % 二氧化碳的细胞培养箱中培养。依次培养I天，4天，7天，并通过细胞活性试剂盒(CCK-8)进行尿道修复支架上细胞的增殖情况。其中，制备内直径分别为3.5mm的尿道修复支架增殖的相关数据见表3。实施例3:制备内直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的PLA-CL (8: 2)尿道修复支架。称取4gPLA_CL(8: 2)溶解于20ml的二氯甲烷/乙酸乙酯(二氯甲烷所占体积为70% )中，加热并冷凝回流溶解I小时溶解，形成油相。称取15g碳酸氢铵溶解于IOOml水中，常温溶解至完全溶解，形成水相。将水相和油相按体积比为1: 4的比例混合并以2500转每秒的速度进行勻衆处理，形成粘稠的乳化液。迅速地依次将直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的玻璃棒插入乳化液中，搅拌后马上抽出并常温干燥12小时，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶剂，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。所得的高分子多孔状的尿道修复支架具有良好的韧性，适度地拉伸、卷曲或对折均不会导致断裂，挤压后支架可以形变回复到原先的直径和大小。高分子多孔状的尿道修复支架在磷酸缓冲溶液中浸泡前后会有一定的变化，其内径会有一定程度的收缩，浸泡前后内径的大小见表I。高分子多孔状的尿道修复支架内部具有良好的三维空间结构，可供细胞的附着和生长。内部三维空间结构的平均孔径大小的测量方法同实施例1，数据见表2。将IO6个生长旺盛的大鼠传代尿道粘膜上皮细胞接种于所制备的尿道修复支架上，置37°C、5.0%二氧化碳的细胞培养箱中培养。依次培养I天，4天，7天，并通过细胞活性试剂盒(CCK-8)进行尿道修复支架上细胞的增殖情况。其中，制备内直径分别为3.5mm的尿道修复支架增殖的相关数据见表3。实施例4:制备内直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的PLA_CL(9:1)尿道修复支架。称取4gPLA-CL (9: I)溶解于20ml的二氯甲烷中，加热并冷凝回流溶解I小时溶解，形成油相。称取15g碳酸氢铵溶解于IOOml水中，常温溶解至完全溶解，形成水相。将水相和油相按体积比为1: 2的比例混合并以2500转每秒的速度进行匀浆处理，形成粘稠的乳化液。迅速地依次将直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的玻璃棒插入乳化液中,搅拌后马上抽出并常温干燥12小时，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶剂，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。所得的高分子多孔状的尿道修复支架具有良好的韧性，适度地拉伸、卷曲或对折均不会导致断裂，挤压后支架可以形变回复到原先的直径和大小。高分子多孔状的尿道修复支架在磷酸缓冲溶液中浸泡前后会有一定的变化，其内径会有一定程度的收缩，浸泡前后内径的大小见表I。高分子多孔状的尿道修复支架内部具有良好的三维空间结构，可供细胞的附着和生长。内部三维空间结构的平均孔径大小见表2。
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将IO6个生长旺盛的大鼠传代尿道粘膜上皮细胞接种于所制备的尿道修复支架上，置37°C、5.0 % 二氧化碳的细胞培养箱中培养。依次培养I天，4天，7天，并通过细胞活性试剂盒(CCK-8)进行尿道修复支架上细胞的增殖情况。其中，制备内直径分别为3.5mm的尿道修复支架增殖的相关数据见表3。实施例5:制备内直径分别为2.5mm、3.5mm、4.5mm的PLA_CL(7: 3)/PLGA复合材料的尿道修复支架。称取2gPLA-CL (7: 3)和2g的PLGA溶解于20ml的二氯甲烷中，加热并冷凝回流溶解I小时溶解，形成油相。称取15g碳酸氢铵溶解于IOOml水中，常温溶解至完全溶解，形成水相。将水相和油相按体积比为1: 3的比例混合并以2500转每秒的速度进行匀浆处理，形成粘稠的乳化液。迅速地依次将直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的玻璃棒插入乳化液中，搅拌后马上抽出并常温干燥12小时，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶剂，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。所得的高分子多孔状的尿道修复支架具有良好的韧性，适度地拉伸、卷曲或对折均不会导致断裂，挤压后支架可以形变回复到原先的直径和大小。高分子多孔状的尿道修复支架在磷酸缓冲溶液中浸泡前后会有一定的变化，其内径会有一定程度的收缩，浸泡前后内径的大小见表I。高分子多孔状的尿道修复支架内部具有良好的三维空间结构，可供细胞的附着和生长。内部三维空间结构的平均孔径大小的测量方法同实施例1，数据见表2。将IO6个生长旺盛的大鼠传代尿道粘膜上皮细胞接种于所制备的尿道修复支架上，置37°C、5.0 % 二氧化碳的细胞培养箱中培养。依次培养I天，4天，7天，并通过细胞活性试剂盒(CCK-8)进行尿道修复支架上细胞的增殖情况。其中，制备内直径分别为3.5mm的尿道修复支架增殖的相关数据见表3。实施例6:制备内直径分别为2.5mm,3.5mm、4.5mm的PLA_CL(7: 3)/PHBHHx复合材料的尿道修复支架。称取2gPLA_CL (7: 3)和2g的PHBHHx溶解于20ml的二氯甲烷中，加热并冷凝回流溶解I小时溶解，形成油相。称取15g碳酸氢铵溶解于IOOml水中，常温溶解至完全溶解，形成水相。将水相和油相按体积比为1: 2的比例混合并以2500转每秒的速度进行匀浆处理，形成粘稠的乳化液。迅速地依次将直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的玻璃棒插入乳化液中，搅拌后马上抽出并常温干燥12小时，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶剂，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。所得的高分子多孔状的尿道修复支架具有良好的韧性，适度地拉伸、卷曲或对折均不会导致断裂，挤压后支架可以形变回复到原先的直径和大小。高分子多孔状的尿道修复支架在磷酸缓冲溶液中浸泡前后会有一定的变化，其内径会有一定程度的收缩，浸泡前后内径的大小见表I。高分子多孔状的尿道修复支架内部具有良好的三维空间结构，可供细胞的附着和生长。内部三维空间结构的平均孔径大小的测量方法同实施例1，数据见表2。
将IO6个生长旺盛的大鼠传代尿道粘膜上皮细胞接种于所制备的尿道修复支架上，置37°C、5.0 % 二氧化碳的细胞培养箱中培养。依次培养I天，4天，7天，并通过细胞活性试剂盒(CCK-8)进行尿道修复支架上细胞的增殖情况。其中，制备内直径分别为3.5mm的尿道修复支架增殖的相关数据见表3。实施例7:制备内直径分别为2.5_、3.5_、4.5mm 的 PLA-CL (7: 3)/PLGA/PHBHHx 复合材料的尿道修复支架。 称取2gPLA-CL (7:3)、Ig的PLGA和Ig的PHBHHx溶解于20ml的二氯甲烷中，加热并冷凝回流溶解I小时溶解，形成油相。称取15g碳酸氢铵溶解于IOOml水中，常温溶解至完全溶解，形成水相。将水相和油相按体积比1: 2的比例混合并以2500转每秒的速度进行勻衆处理，形成粘稠的乳化液。迅速地依次将直径为2.5mm、3.5mm、4.5mm的玻璃棒插入乳化液中，搅拌后马上抽出并常温干燥12小时，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶齐U，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。所得的高分子多孔状的尿道修复支架具有良好的韧性，适度地拉伸、卷曲或对折均不会导致断裂，挤压后支架可以形变回复到原先的直径和大小。高分子多孔状的尿道修复支架在磷酸缓冲溶液中浸泡前后会有一定的变化，其内径会有一定程度的收缩，浸泡前后内径的大小见表I。高分子多孔状的尿道修复支架内部具有良好的三维空间结构，可供细胞的附着和生长。内部三维空间结构的平均孔径大小见表2。
将IO6个生长旺盛的大鼠传代尿道粘膜上皮细胞接种于所制备的尿道修复支架上，置37°C、5.0 % 二氧化碳的细胞培养箱中培养。依次培养I天，4天，7天，并通过细胞活性试剂盒(CCK-8)进行尿道修复支架上细胞的增殖情况。其中，制备内直径分别为3.5mm的尿道修复支架增殖的相关数据见表3。表1.高分子多孔状的尿道修复支架在磷酸缓冲溶液中浸泡前后内径的平均大小
(mm)
权利要求
1.一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架，其特征在于，所述尿道支架为一种外观形状为管状的组织工程支架，由生物可完全降解的高分子材料制备，支架柔软具有韧性，支架微观结构为多孔状的三维空间，平均孔径大小为20-200 μ m。
2.根据权利要求1所述一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架，其特征在于，所述生物可完全降解的高分子材料为聚己内酯(PCL)、乳酸-己内酯共聚物(PLA-CL)、聚乳酸(PLA)、羟基丁酸-羟基己酸共聚物(PHBHHx)中一种或其组合，其一组分必须为聚己内酯，或乳酸-己内酯共聚物。
3.根据权利要求1所述一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架，其特征在于，所述乳酸-己内酯共聚物，其乳酸和己内酯的摩尔比为7: 3 9:1。
4.根据权利要求1，或2，或3所述一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)生物可完全降解的高分子材料完全溶解于有机溶剂中，形成油相； (2)碳酸氢铵溶解于水中，常温下完全溶解，形成水相； (3)将水相和油相混合并进行匀浆处理，形成粘稠的乳化液； (4)迅速地依次将特定直径的模具插入乳化液中，搅拌后马上抽出并常温干燥，再将样品进行冷冻干燥处理除去有机溶剂，即得到高分子多孔状的尿道修复支架。
5.根据权利要求4所述一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架的制备方法，其特征在于，所述油相中有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯中的一种或其组合。
6.根据权利要求4所述一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架的制备方法，其特征在于，所述油相中高分子材料的所占比例为10% -50% (g/100ml)。
7.根据权利要求4所述一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架的制备方法，其特征在于，所述水相中碳酸氢铵的溶液浓度为10-20% (g/100ml)。
8.根据权利要求4所述一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架的制备方法，其特征在于，所述水相和油相的体积比为1: 2 1: 4。
全文摘要
本发明公开一种生物可降解高分子多孔尿道修复支架，其特征在于，所述尿道支架为一种外观形状为管状的组织工程支架，由生物可完全降解的高分子材料制备，支架柔软具有韧性，支架微观结构为多孔状的三维空间，平均孔径大小为20-200μm，具有良好的生物相容性，可种植细胞。本发明还公开该尿道修复支架得制备方法。所制备的尿道修复支架表现出一定的刚性和必要地韧性，能承受具有强大的扩张力，挤压时候有助于支架形状的恢复，并具有良好的生物相容性，尿道粘膜上皮细胞能在支架上粘附和增殖。所制备的尿道修复支架避免了有机溶剂和致孔剂的残留，生物学评价更加安全，制备工艺更简便，成本更加低廉，更适用于临床应用。
文档编号A61L27/18GK103170007SQ20111043665
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者魏岱旭, 闫志强, 钟建, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司