一种可降解自支撑人工胆管及其制备方法

本发明属于人工胆管领域，具体涉及一种可降解自支撑人工胆管及其制备方法。
背景技术：
：肝外胆管是胆汁下行的唯一通道，在临床上，胆管肿瘤、胆管损伤、胆管先天畸形等疾病以及肝脏移植治疗中，通常采用胆肠吻合手术。该手术能疏通胆道，但手术改变了胆道的正常生理途径，会使oddi括约肌功能丧失，术后易发生逆行感染、吻合口狭窄等并发症。因此，可用于临床上修复胆道缺损的人工胆管的开发和研究具有非常重要的现实意义。目前，用于制作人工胆管的材料种类甚多，根据材料的降解性，可分为非降解性材料和可降解性材料两大类。较为常见的非降解材料均为人工合成的无生物活性的材料，有硅橡胶、聚氨酯、氟橡胶、聚四氟乙烯等。申请号为200810033513.7，发明名称为“插入式内外壁双重结构聚四氟乙烯人工胆管及其制备”的专利申请公开了一种插入式外壁双重结构聚四氟乙烯人工胆管的制备方法，该人工胆管采用两层高分子材料复合而成，内层为聚四氟乙烯软管，外层为化学纤维以针织工艺编织而成。申请号为200710170515.6，发明名称为“一种聚四氟乙烯/氟橡胶复合人工胆管及其制备方法”的专利申请公开了一种人工胆管，该人工胆管是一种复合柔性管状物，由内向外依次为聚四氟乙烯薄膜内胆基层，萘-钠-四氢呋喃溶液处理层和氟橡胶浇铸层。但是，非降解材料不可降解且力学性能与正常组织有较大差异，无法支持细胞生长和组织重建，只能作为短期的胆管替代物使用，不能长时间用于体内。生物可降解材料可在组织修复的同时降解，生成无生物毒性的小分子物质，并随细胞代谢排出体外，为人工胆管的研发开辟了一条新的途径。常见的降解材料有天然材料，如纤维素，甲壳素、壳聚糖和天然脱细胞基质。也有人工合成的高分子聚合物材料，如聚己内酯，聚乳酸等。天然脱细胞基质材料具有良好的可降解性和生物相容性，并含有可促进细胞生长和组织修复的细胞因子，其在组织工程中应用的研究受到了广泛的关注。但是，研究发现，天然脱细胞基质材料会导致胆汁渗漏引起组织粘连，出现胆道狭窄，且有强烈的免疫反应引发的炎症，最终引起实验动物死亡。而人工合成的可降解材料由于具有良好的可控降解性和优异的低免疫原性，成为广泛研究的对象。专利号为zl201210447616.4，
专利名称：为一种复合人工胆管及其制备方法的中国专利记载了一种复合人工胆管的制备方法：通过对猪的输尿管进行了脱细胞处理，制备了管状的脱细胞输尿管基质，并在脱细胞输尿管基质内外壁涂覆了高分子材料形成致密的高分子材料层，制备出复合人工胆管。该复合人工胆管解决了脱细胞输尿管基质直接用于胆道修复时的渗漏问题，也降低了脱细胞输尿管基质在使用过程中的免疫原性。然而，该复合人工胆管的主要构成材料是输尿管脱细胞基质材料，其管壁较薄且柔软，经高分子材料涂覆后仍保持较为柔软的特性，但力学支撑作用较差，很可能在使用过程中因周围肠道和肝脏组织的挤压而影响胆道通畅性，引起胆汁流动不畅，甚至胆汁淤积。因此，为了同时满足良好的体内修复效果和支撑作用，亟需开发出一种同时具有优良的柔韧性和力学支撑作用的可降解人工胆管。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种同时具备了优良的柔韧性和体内支撑性能的管状多孔支架及其制备方法，以及其在制备可降解自支撑人工胆管中的用途。本发明提供了一种管状多孔支架，它是以聚合物、致孔剂、有机溶剂为原料制得的；其中，所述聚合物包括疏水性可降解聚合物，所述致孔剂与所述聚合物的重量比为(0.05～5.00)：1。进一步地，所述聚合物为疏水性可降解聚合物和亲水性聚合物；所述疏水性可降解聚合物选自聚乙醇酸、聚己内酯、聚乳酸、聚对二氧环己酮、聚三亚甲基碳酸酯中的一种或多种；所述亲水性聚合物选自聚乙二醇、聚氨酯中的一种或多种。进一步地，所述疏水性可降解聚合物和亲水性聚合物的重量比为(1～14)：1；和/或，所述致孔剂与所述聚合物的重量比为(0.1～2.3)：1.0；和/或，所述疏水性可降解聚合物的重均分子量为2～12万，所述亲水性聚合物的重均分子量为1～7万；和/或，所述致孔剂为无机盐颗粒；和/或，所述无机盐颗粒的粒径小于40微米；和/或，所述有机溶剂选自氯仿、四氢呋喃中的一种或两种；和/或，所述聚合物与有机溶剂的质量体积比为3：(10～80)g/ml。进一步地，所述疏水性可降解聚合物和亲水性聚合物的重量比为(1.0～6.5)：1，所述致孔剂与所述聚合物的重量比为(0.3～2.3)：1；优选的，所述疏水性可降解聚合物和亲水性聚合物的重量比为5.0：1，所述致孔剂与所述聚合物的重量比为1.3：1。进一步地，所述疏水性可降解聚合物的重均分子量为4～10万，所述亲水性聚合物的重均分子量为2～5万；所述无机盐颗粒为选自kcl、nacl、nahco3、khco3、na2co3、k2co3、cacl2、bacl2中的一种或多种；所述聚合物与有机溶剂的质量体积比为3：(30～60)g/ml。进一步地，所述管状多孔支架为多孔结构，其孔隙率为5％～70％；所述管状多孔支架的壁厚为0.3～1.0毫米；所述管状多孔支架为圆柱形管或圆台形管。本发明还提供了上述管状多孔支架的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)称取聚合物，溶解到有机溶剂中，得到聚合物溶液；(2)在聚合物溶液中加入制孔剂，混合均匀得到聚合物-制孔剂混合物；(3)将模具浸入聚合物-制孔剂混合物中，取出，干燥，得到涂覆有管腔的模具；(4)除去涂覆有管腔的模具中的有机溶剂和制孔剂，将产品从模具上取下，干燥，即得到管状多孔支架。进一步地，步骤(3)所述操作为：将模具浸入聚合物-制孔剂混合物中，取出，干燥，然后重复浸入、取出、干燥，得到涂覆有管腔的模具；和/或，步骤(4)所述除去涂覆有管腔的模具中的有机溶剂和制孔剂的方法为：将涂覆有管腔的模具浸入水中，浸泡。本发明还提供了一种人工胆管，它是由上述管状多孔支架制备得到的。本发明还提供了上述管状多孔支架在制备人工胆管中的用途。本发明中，“疏水性可降解聚合物”在体内是可降解的，并且其易溶解在中性和非极性溶液中，不易溶解在水中，包括但不限于聚乙醇酸、聚己内酯、聚乳酸、聚对二氧环己酮、聚三亚甲基碳酸酯。“亲水性聚合物”易溶解在水中，包括但不限于聚乙二醇、聚氨酯。“管状多孔支架”指形状为管状的具有多孔结构的支架。“圆柱形管”指该管各处的直径相同，为空心圆柱形；“圆台形管”指该管各处的直径不同，为空心圆台形。本发明提供的管状多孔支架具有良好的生物相容性。本发明通过控制可降解聚合物、亲水性聚合物和致孔剂之间特定的比例，在本发明的方法下得到了同时具有优良的断裂伸长率、拉伸强度和硬度的管状多孔支架，该管状多孔支架同时具备了优良的柔韧性和体内支撑性能，克服了传统人工胆管的缺陷，在制备可降解自支撑人工胆管中应用前景广阔。显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。附图说明图1为本发明制得的可降解自支撑人工胆管的照片。图2为本发明制得的可降解自支撑人工胆管的切片显微镜照片，片厚：6微米。图3为将本发明制得的可降解自支撑人工胆管植入比格犬的体内实验照片，a：胆总管游离；b：切除胆总管后原位植入可降解自支撑人工胆管。图4为本发明制得的可降解自支撑人工胆管植入体内32周后已完成胆总管的修复的实验照片，a：修复后的肝胆系统；b：修复后的胆道。图5为本发明制得的可降解自支撑人工胆管植入比格犬的体内修复后形成的新生胆管组织与正常胆管组织的照片具体实施方式本发明所用原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。本发明实施例中采用的主要原料及其缩写如表1所示：表1主要原料及其缩写化合物名称缩写聚乙醇酸pga聚己内酯pcl聚乳酸pla聚对二氧环己酮ppdo聚三亚甲基碳酸酯ptmc聚乙二醇peg聚氨酯pu氯化钾kcl氯化钠nacl碳酸氢钠nahco3碳酸氢钾khco3碳酸钠na2co3碳酸钾k2co3氯化钙cacl2氯化钡bacl2氯仿chcl3四氢呋喃thf表1中的聚氨酯是可降解的亲水性聚氨酯，可以通过购买市售产品所得，也可以按照专利号：zl200610022715.2，发明名称：“水性无毒可降解聚氨酯弹性体的制备方法”的专利记载的方法制备。本发明实施例中各原料的用量如表2所示：表2实施例1～8的原料及其用量实施例1、本发明可降解自支撑人工胆管的制备本发明新型可降解自支撑人工胆管的制备方法，包括如下步骤：(1)称取1.5g重均分子量8万的pcl和1.5g重均分子量2万的pu，磁力搅拌下溶于40ml四氢呋喃中，配制成浓度7.5％g/ml的聚合物溶液。(2)在聚合物溶液中加入3g粒径小于40微米的制孔剂：nacl颗粒，磁力搅拌30min混合均匀，得聚合物-制孔剂混合物。(3)取直径2mm的圆柱形四氟乙烯不粘模具，浸入聚合物-制孔剂混合物中，缓慢取出，在40℃暖风下旋转吹干15min，冷却10min。重复上述操作直至形成壁厚0.3mm的管腔。(4)将干燥后的涂覆有管腔的模具浸入超纯水中，每隔3小时换水，浸泡4天后，将管腔从模具上取下，冷冻干燥后得到多孔管腔；将该多孔管腔剪切成40mm长，经环氧乙烷灭菌后得到可降解自支撑人工胆管。实施例2、本发明可降解自支撑人工胆管的制备(1)称取2g重均分子量8万的pla和1g重均分子量5万的peg，磁力搅拌下溶于50mlchcl3中，配制成浓度6％g/ml的聚合物溶液。(2)在聚合物溶液中加入0.16g粒径小于40微米的制孔剂：nahco3颗粒，磁力搅拌30min混合均匀，得聚合物-制孔剂混合物。(3)取细端直径2mm，粗端直径3mm的圆台形四氟乙烯不粘模具，浸入聚合物-制孔剂混合物中，缓慢取出，在40℃暖风下旋转吹干15min，冷却10min。重复上述操作直至形成壁厚0.3mm的管腔。(4)将干燥后的涂覆有管腔的模具浸入超纯水中，每隔3小时换水，浸泡4天后，将管腔从模具上取下，冷冻干燥后得到多孔管腔；将该多孔管腔剪切成10mm长，经环氧乙烷灭菌后得到可降解自支撑人工胆管。实施例3、本发明可降解自支撑人工胆管的制备(1)称取2.8g重均分子量10万的pga和0.2g重均分子量5万的peg，磁力搅拌下溶于60mlthf中，配制成浓度5％g/ml的聚合物溶液。(2)在聚合物溶液中加入5g粒径小于40微米的制孔剂：khco3颗粒，磁力搅拌30min混合均匀，得聚合物-制孔剂混合物。(3)取细端直径4mm，粗端直径6mm的圆台形四氟乙烯不粘模具，浸入聚合物-制孔剂混合物中，缓慢取出，在40℃暖风下旋转吹干15min，冷却10min。重复上述操作直至形成壁厚1mm的管腔。(4)将干燥后的涂覆有管腔的模具浸入超纯水中，每隔3小时换水，浸泡4天后，将管腔从模具上取下，冷冻干燥后得到多孔管腔；将该多孔管腔剪切成150mm长，经环氧乙烷灭菌后得到可降解自支撑人工胆管。实施例4、本发明可降解自支撑人工胆管的制备(1)称取3g重均分子量4万的pla，磁力搅拌下溶于30mlchcl3中，配制成浓度10％g/ml的聚合物溶液。(2)在聚合物溶液中加入2g粒径小于40微米的制孔剂：na2co3颗粒，磁力搅拌30min混合均匀，得聚合物-制孔剂混合物。(3)取直径4mm的圆柱形四氟乙烯不粘模具，浸入聚合物-制孔剂混合物中，缓慢取出，在40℃暖风下旋转吹干15min，冷却10min。重复上述操作直至形成壁厚0.8mm的管腔。(4)将干燥后的涂覆有管腔的模具浸入超纯水中，每隔3小时换水，浸泡4天后，将管腔从模具上取下，冷冻干燥后得到多孔管腔；将该多孔管腔剪切成80mm长，经环氧乙烷灭菌后得到可降解自支撑人工胆管。实施例5、本发明可降解自支撑人工胆管的制备(1)称取2.6g重均分子量4万的ptmc和0.4g重均分子量2万的pu，磁力搅拌下溶于30mlchcl3中，配制成浓度10％g/ml的聚合物溶液。(2)在聚合物溶液中加入7g粒径小于40微米的制孔剂：k2co3颗粒，磁力搅拌30min混合均匀，得聚合物-制孔剂混合物。(3)取直径5mm的圆柱形四氟乙烯不粘模具，浸入聚合物-制孔剂混合物中，缓慢取出，在40℃暖风下旋转吹干15min，冷却10min。重复上述操作直至形成壁厚1mm的管腔。(4)将干燥后的涂覆有管腔的模具浸入超纯水中，每隔3小时换水，浸泡4天后，将管腔从模具上取下，冷冻干燥后得到多孔管腔；将该多孔管腔剪切成60mm长，经环氧乙烷灭菌后得到可降解自支撑人工胆管。实施例6、本发明可降解自支撑人工胆管的制备(1)称取2.5g重均分子量8万的ppdo和0.5g重均分子量2万的pu，磁力搅拌下溶于40mlchcl3中，配制成浓度7.5％g/ml的聚合物溶液。(2)在聚合物溶液中加入4g粒径小于40微米的制孔剂：cacl2颗粒，磁力搅拌30min混合均匀，得聚合物-制孔剂混合物。(3)取直径3mm的圆柱形四氟乙烯不粘模具，浸入聚合物-制孔剂混合物中，缓慢取出，在40℃暖风下旋转吹干15min，冷却10min。重复上述操作直至形成壁厚0.4mm的管腔。(4)将干燥后的涂覆有管腔的模具浸入超纯水中，每隔3小时换水，浸泡4天后，将管腔从模具上取下，冷冻干燥后得到多孔管腔；将该多孔管腔剪切成50mm长，经环氧乙烷灭菌后得到可降解自支撑人工胆管。实施例7、本发明可降解自支撑人工胆管的制备(1)称取2.5g重均分子量10万的pga和0.5g重均分子量5万的peg，磁力搅拌下溶于50mlchcl3中，配制成浓度6％g/ml的聚合物溶液。(2)在聚合物溶液中加入3g粒径小于40微米的制孔剂：kcl颗粒，制磁力搅拌30min混合均匀，得聚合物-制孔剂混合物。(3)取直径4mm的圆柱形四氟乙烯不粘模具，浸入聚合物-制孔剂混合物中，缓慢取出，在40℃暖风下旋转吹干15min，冷却10min。重复上述操作直至形成壁厚0.5mm的管腔。(4)将干燥后的涂覆有管腔的模具浸入超纯水中，每隔3小时换水，浸泡4天后，将管腔从模具上取下，冷冻干燥后得到多孔管腔；将该多孔管腔剪切成30mm长，经环氧乙烷灭菌后得到可降解自支撑人工胆管。实施例8、本发明可降解自支撑人工胆管的制备(1)称取2g重均分子量8万的pcl和1g重均分子量2万的pu，磁力搅拌下溶于40mlchcl3中，配制成浓度7.5％g/ml的聚合物溶液。(2)在聚合物溶液中加入1g粒径小于40微米的制孔剂：bacl2颗粒，磁力搅拌30min混合均匀，得聚合物-制孔剂混合物。(3)取细端直径4mm，粗端直径5mm的圆台形四氟乙烯不粘模具，浸入聚合物-制孔剂混合物中，缓慢取出，在40℃暖风下旋转吹干15min，冷却10min。重复上述操作直至形成壁厚0.8mm的管腔。(4)将干燥后的涂覆有管腔的模具浸入超纯水中，每隔3小时换水，浸泡4天后，将管腔从模具上取下，冷冻干燥后得到多孔管腔；将该多孔管腔剪切成12mm长，经环氧乙烷灭菌后得到可降解自支撑人工胆管。以下通过实验例证明本发明可降解自支撑人工胆管的有益效果。实验例1、支撑性能测试1、实验方法本发明实施例1～8制得的可降解自支撑人工胆管管壁呈多孔状结构，其硬度通过测试人工胆管材料的邵氏c硬度进行表征。具体实验方法如下：(1)分别利用实施例1～8制备可降解自支撑人工胆管采用的原料制作50×25×7mm3的硬度测试样条；(2)将测试样条放置在海宝hs系列邵氏数显硬度计(c型)上，测出压针位移量，通过公式下列公式计算出邵氏c硬度：hc＝100-l/0.025；其中，hc为邵氏c硬度，l为压针位移量。(3)重复上述步骤(2)，在测试样条上选择另外5个点，测出邵氏c硬度；(4)用上述步骤(2)和(3)测出的数据计算平均值，得出人工胆管材料的邵氏c硬度。2、实验结果实验结果见表3。表3实施例所得可降解自支撑人工胆管的物理性能、力学性能和硬度从表3可以看出，本发明实施例1～8制得的可降解自支撑人工胆管具有优良的支撑性能，硬度高达85～94。实验例2、柔韧性测试1、实验方法(1)分别利用实施例1～8制备可降解自支撑人工胆管的采用原料制作厚度0.1-2mm的薄片材料，剪切成5×15mm2的长条状测试样条；(2)测量测试样条上随机3个点的厚度(t)和宽度(w)，得出平均值，计算其横截面积s＝t×w；(3)把测试样条对称地夹在上下夹持器中，开动试验机，在5mm/min内，以稳定速度加载，记录测试样条剪切破坏的最大负荷p，测试5个平行样；(3)利用下述公式算出拉伸强度σ，并计算出平均值：σ＝p/s；其中σ：拉伸强度，p：最大负荷，s：横截面积。利用下述公式计算出断裂伸长率：e＝(la-l0)/l0×100％；其中e：断裂伸长率，l0：试样原来的长度，la：试样拉断时的长度。2、实验结果实验结果见表3。从表3可以看出，本发明实施例1～8制得的可降解自支撑人工胆管的断裂伸长率为68％～326％，拉伸强度为2.76～7.68，具有优良的柔韧性；特别是实施例1、5～8制得的可降解自支撑人工胆管，其断裂伸长率高达125％～326％。结合实验例1的测试结果可知，本发明提供的可降解自支撑人工胆管的断裂同时具备了优良的柔韧性和支撑性能，特别是实施例1、5～8制得的可降解自支撑人工胆管。实验例3、体内胆道修复实验1、实验方法实验动物：6个月大的比格犬，体重约10kg。术前通过肌肉注射给与10-15ml/kg苏泰进行诱导麻醉。术中按8-10ml/h静脉泵入丙泊酚维持术中麻醉。取比格犬腹正中切口，逐层入腹，充分止血，暴露游离胆总管。在距下缘十二指肠约0.5cm，距上缘胆囊管汇合处约0.5cm处，切除长度约1.5-2.0cm胆总管，取相应长度的实施例1制得的可降解自支撑人工胆管，使用pds6.0线，通过连续吻合方式分别与上下端胆管断端进行缝合(参见图3)。缝合后检查吻合口有无胆汁渗漏，常规给予抗生素头孢曲松0.5g及镇痛药地佐辛0.25mg肌肉注射。移植32周后实施腹腔内戊巴比妥钠麻醉行静脉气栓法处死，解剖取出移植标本进行免疫荧光染色观察胆道修复情况。2、实验结果。结果如图4～5所示。可以看出，经过本发明可降解自支撑人工胆管植入体内进行修复后，动物胆管缺损部位已形成新生组织，且胆道通畅，无漏胆，无明显胆管扩张。免疫荧光染色结果显示，新生胆管组织由胆道肌层和胆道上皮层组织构成，其结构与正常胆管组织一致。上述实验结果表明，本发明提供的可降解自支撑人工胆管植入体内后能够有效修复胆道。综上，本发明提供了一种管状多孔支架及其制备方法，以及其在制备可降解自支撑人工胆管中的用途。本发明提供的管状多孔支架具有良好的生物相容性，而且具有优良的断裂伸长率、拉伸强度和硬度，同时具备了优良的柔韧性和体内支撑性能，克服了传统人工胆管的缺陷，在制备可降解自支撑人工胆管中应用前景广阔。当前第1页12