CN101384658B - 用于制造长中空纤维体的方法 - Google Patents
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Abstract
用于制造长中空纤维体的方法,其中在由中空模具形成的内部空间中培养形成纤维素的有机体,所述空间大体上具有长中空体形状,从而可以使长中空体在内部空间中生长,其中中空体生长的方向大体上是从内部空间的第一纵向边向大体上与第一纵向边相对的第二纵向边延伸。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造长中空纤维体的所述方法。它还涉及通过本发明的方法中的一种来制造的所述长中空体。最后,它涉及其形成长中空体形状的内部空间,从而可以通过在其中培养形成纤维素的有机体的方式使得长中空纤维体在所述内部空间中生长的所述中空模具。
背景技术
目前,动物和人的血管的替代物通常是由聚酯或者膨胀的PTFE制造的管来实现的。这些人造血管作为功能植入物的寿命有限,即使该血管的直径大于5毫米,也只能在几个月到几年的期间内保持张开(open)。由于其相关的缺点,迄今为止低于5毫米的直径的血管只可能使用内源性材料。
WO 01/61026A1披露了来源于微生物纤维素的内径为0.8毫米的微血管假体的制造,并且当其被用于大鼠的颈动脉时,甚至是在一个月之后也不会造成任何血栓。
对于这种中空体的制造,披露了一种玻璃基体,其由玻璃管和固定有O形环的内部圆玻璃棒(internal round glass rod)构成,所述基体被垂直浸入接种了的营养液。接种了产纤维素的细菌的营养液可以通过下部的孔(aperture)进入玻璃管和玻璃棒之间的空间。上部的另一个孔制造了一种有利于细菌培养的需氧气体环境,产生纤维素的沉积。该中空纤维素体围绕着玻璃棒以由玻璃基体创造的中空圆柱内部空间的纵向轴的方向对称地生长。
已知方法的缺点是以这种方法制造的血管只能达到15到20毫米的长度。
本发明所基于的问题
本发明的目的是提供一种用于制造长中空纤维体的改进方法、一种改进的长中空纤维体,以及用于制造长中空纤维体的改进的中空模具。
发明内容
本发明的方法
本发明通过教导本发明披露的用于制造长中空纤维体的方法、通过本发明的方法中的一种来制造的长中空纤维体和形成长中空体形状的内部空间,从而可以通过在其中培养形成纤维素的有机体的方式使得长中空纤维体在所述内部空间中生长的中空模具来达到该目的。
本发明的一个方面是它无需如现有技术已知的围绕中空圆柱内部空间的圆柱轴旋转对称。本发明的一个方面是中空纤维体不是沿着内部空间的纵向轴生长而是基本上垂直于该轴生长。这表示该中空体的长度不再受在生长的方向所达到的层的厚度所限制。
本发明一个可达到的优势是可以产生更长的长中空纤维体。原则上可认为可产生任何所需长度的中空纤维体。
本发明的一个可达到优势是可以更快速地制造中空体。
本发明的一个可达到优势是可产生作为有机体的植入物的寿命更长的长中空纤维体。
本发明的一个可达到优势是可以产生作为有机体的植入物的长中空纤维体,将其植入受体的身体后的排斥小或者较少被压缩。
本发明的一个可达到优势可以产生作为血管替代物的长中空纤维体,其较少受到血栓附着的影响。
本发明的中空纤维体可以用作,例如有机体,优选哺乳动物并且尤其优选人类的植入物,优选用于血管外科手术的应用并尤其优选用于血管的替代物、其它内部中空器官的替代物或者作为包围(encase)神经纤维的鞘。
本发明的方法的结构和发展
该长中空体优选是管状的,并且尤其优选横断面大体上是环状的。其他可想到的形状的实例是长中空桶、长平截头体(frustum)、长瓶状体或者长中空椭圆体。优选的长中空体围绕它们的纵向轴旋转对称。一种重要的与此不同的(形状)是具有分支的长中空体,其也可以通过披露的方法制造并且尤其适合作为血管的替代物使用。
该长中空体一般具有沿中空体的纵向轴方向从一端延伸到相对端的纵向边。
优选地,中空模具包含一个含有放置于中间的圆形棒的管。该中空模具优选在两个相对的纵向边上具有一个或者多个孔。这些孔优选沿平行于中空体的纵向轴延伸,尤其优选在中空体形状的内部空间的至少部分长度上,并且更优选大体在整个长度上。该孔可以具有各种形状,规则的或者不规则的,一种实施方式为一排就像穿孔的洞。这些洞可以以规则或者不规则的方式设置。但是优选纵向穿过槽。这些纵向的槽的宽度优选为0.2到4毫米之间,并尤其优选1到2毫米,这取决于管的直径。在采用纵向穿过的槽的情况下,优选将管的两部分通过例如由Teflon制成的细带,或O形环在未端连接到一起。优选通过可紧密配合(即,密封圆形棒和中空体的内
边之间的空间)的中空圆柱物体(例如O形环或者短的Teflon管)将圆形棒定位。
管和圆形棒优选是耐酸的,并且尤其优选由对于所使用的和/或在实施本方法过程中形成的物质或者有机体为化学惰性的材料制成。优选透明的材料,例如玻璃。尤其优选一般的惰性材料。
优选地,第一步是在中空模具之外用形成纤维素的有机体对培养液进行接种。该纤维素优选是微生物纤维素。由例如木醋杆菌(Acetobacter xylinus)产生的纤维素最初是密度较小并且强度较低的,因此优选要等到在营养培养基上沉积了足够致密层的纤维素。这通常发生在大约7-10天后。
在本发明的一种优选实施方式中,将中空模具与产纤维素的细菌的生长层上的侧孔水平地放置。因为纤维素的密度与营养培养基的大致相同,优选由例如由Teflon或玻璃制成的网状物体来支撑该纤维素层。
优选该中空体以垂直于内部空间的纵向轴的方向生长,尤其优选从底部到顶部生长。在本发明的一种优选实施方式中,细菌通过其中的一个或者多个下部的孔进入到中空模具中,从而使其充满纤维素,同时液体培养基可短距离扩散到纤维素的表面从而提供细菌。
通过中空模具的一个或者多个上部的孔提供氧。一旦纤维素穿过该上部孔出现,就可以将模具打开并且移除该中空纤维素体;在该中空模具具有中空圆柱内部空间的情况下,形成的产品是圆柱形中空体。
优选地,然后清洁该中空体。尤其优选地,通过在0.1N的氢氧化钠溶液中煮沸10分钟来除去仍然存在于该中空纤维体里的细菌。
在使用具有纵向槽的类型的情况下,该中空体在相对的两个边上可以每一个都具有窄脊状、梳状或者鳍状的突出物。第一和第二突出物或者多排突出物优选在中空圆柱体的大部分长度上延伸,并且尤其优选大体在全部长度上。优选它们与中空圆柱体的圆柱轴大体上平行延伸。本发明的这种实施方式的一个可达到的优势是当作为血管假体使用时,该梳状物便于使用手术器械(例如镊子(钳子))对假体进行操作,而不会损坏该假体。本发明的这种实施方式的另一个可达到的优势是该梳状物可以用作用于显示假体不利的扭曲(twisting)的辅助线,尤其是在组织隧穿(tissue tunnelling)的情况下。
优选地,形成纤维素的有机体是细菌并且尤其优选木醋杆菌菌株的细菌。
描述了各种用于培养木醋杆菌的营养培养基。一种合适的经常使用的培养基是在Biochemical Journal 1954,58,第345-352页所描述的Schramm和Hestrin培养基。以上所提到的文献的全部相关内容通过引用结合于本文中作为参考。这种培养基的一个可能的缺点是它不能被精确地确定,因为它含有酵母提取物和蛋白胨。
优选使用完全合成培养基来实施本发明,例如Forng等人在Applied and Environmental Microbiology 1989,volume 55,number 5,第1317-1319页中所描述的。以上所提到的文献的全部相关内容通过引用结合于本文中作为参考。这种培养基的一个可能的缺点是细菌的生长有些缓慢。
也可以想到使用所谓的康普茶红茶菌(Kombucha tea fungus)来实施本发明。除了木醋杆菌之外,这种培养物含有大量的共生的其他有机体,如酵母菌或者细菌,并且可由一种只由红茶和蔗糖(100h/L)组成的培养基来维持。
附图说明
以下将参照实施方式的示意图更详细地描述本发明。
图1:图1是本发明的第一中空模具的示意性透视图;
图2:图2是中空模具中的不完全生长的长中空体的横截面示意图,显示了生长的方向;
图3:图3是本发明的第一中空模具的纵截面示意图;
图4:图4是用于实施本发明的方法的结构的横截面示意图;
图5:图5是本发明的第二中空模具的纵截面示意图;
图6:图6是本发明的第二中空模具的俯视图。
具体实施方式
图1到3中所示的中空模具1具有有两个环形末端的中空圆柱体形状的内部空间和纵向边2和3。该内部空间是通过两个玻璃半管4、5,圆形玻璃棒6和两个O形环7、8形成的。槽形孔9、10在中空模具的整个长度上的半管之间延伸,提供了对中空模具1的内部空间16的外部进入。
如图2中所示,中空纤维体11在中空模具1的内部空间16中大致以箭头12所显示的,垂直于内部空间的纵向轴,从一个纵向边2到另一纵向边3的方向生长。
更准确地,纤维素最初穿过中空模具1中的在第一纵向边上的孔13进入到中空模具1中生长,然后沿着箭头14、15生长至另一纵向边3。同时,可通过第二孔10与中空模具1的周围发生气体交换,尤其是为有机体提供氧气。通过孔9,纤维素可以从外部的生长培养基将必需的营养物运输至中空模具中的有机体。最后,纤维素生长进入孔10。
实施例1:
如图4示意性所示,容量为2000毫升的无菌容器17装入1000毫升的无菌营养液18,所述无菌营养液由20g的葡萄糖、5g的酵母提取物、5g的细菌用蛋白胨、2.7g的磷酸钠和1.15g的一水合柠檬酸组成,pH 6.0,并且接种3日龄的木醋杆菌(例如木酸葡糖酸醋酸杆菌Gluconacetobacter xylinus,DSM no.6513,DSZMBrunswick)预培养物。大约7天后,当在液体表面形成的纤维素层19的厚度大约为3毫米时,通过在由玻璃支撑体21携带的玻璃框架22中安装的Teflon网20(ePTFE,膨体聚四氟乙烯,例如GLIDE牙线,W.L.GORE&Associates公司)来支持它。
将两个玻璃管(Duran玻璃,内直径6毫米,壁厚度1.5毫米,长150毫米)以纵向的方向锯断从而产生两个部分4、5,其利用在互相顶部放置的切割边,使高度大约为7毫米。然后将这两个玻璃管部件4、5对称地围绕玻璃棒6(Duran玻璃,直径3毫米,长150毫米)放置,其在每一末端都安装了硫化橡胶O形环7、8(内直径3毫米,壁厚度1.5毫米),并且在末端用Teflon线固定(GLIDE牙线,W.L.GORE&Associates公司)。这样形成的中空模具1,
其在两边上具有宽度约为2毫米的穿过槽(through-slot)9、10,使槽9面向下地将其放置于由网20支持的纤维素表面上,并且在培养器中于28℃进行培养。一般中空模具1被细菌定殖并且充满纤维素需要2到3周。在这段时间内,必须小心确保替换被消耗或者蒸发的培养基18(如果必要的话)。当中空模具1完全充满纤维素时,可将它打开并将形成的中空纤维体可以移出。可通过在0.1NNaOH中煮沸10分钟而杀死且除去仍存在于中空纤维体中的细菌。
实施例2:
将大约2升的沸水浇过大约20g的红茶(Paul Schrader China″Naturbelassen″,no.400)并将其静置15分钟。然后在茶中溶解200g的蔗糖( )。冷却之后,将该茶转移到容量约为4000毫升(长40厘米,高10厘米,宽10厘米)的培养容器17中。将一片直径大约10厘米、厚度15毫米的康普茶“红茶菌”(例如VukovitsInternational,91522 Ansbach)的预培养物连同大约155毫升的预培养的培养基一起放置到培养容器17中并在28℃进行培养。大约7天之后,在液体的表面形成大约3毫米厚的纤维素层19并且其由玻璃支撑件21所携带的玻璃框架22中放置的ePTFE线(GLIDE牙线,W.L.GORE&Associates公司)的网20来支持。
如图5和6所示,将玻璃管23(Duran玻璃,内径6毫米,壁厚度2毫米,长300毫米)放射状地锯成狭缝(slit)24,这样管壁刚好被刺穿而形成半径为2到3毫米的大致为圆形的孔25。在纵向方向的一条线上以4到5毫米的间距重复这个步骤,从而产生一排类似于穿孔的洞。通过相同的步骤在相对的边上产生另外一排洞。用硫化橡胶O形环7、8(内径3毫米,壁厚度1.5毫米)将玻璃棒6(Duran玻璃,直径3毫米,长300毫米)末端固定在这个在两边穿孔的管中间。以一排洞面向下的方式,将所形成的中空模具放置在由网20支持的纤维素的表面上,并且在28℃进行培养直到中
空模具1完全充满纤维素。在这段时间内,必须小心确保替换被消耗或者蒸发的培养基18(例如来源于预培养)。通过小心地推出,将形成的中空纤维素体移出,同时通过锋利的玻璃边缘将与穿孔的薄的连接物切除从而形成没有隆起的中空圆柱体。可通过在0.1NNaOH中煮沸10分钟而杀死并除去仍存在于中空纤维体中的细菌。
Claims (8)
1.用于制造长中空纤维体的方法,其中,形成纤维素的有机体是在由中空模具形成的内部空间中进行培养的,所述内部空间具有所述长中空纤维体形状,从而使所述长中空纤维体在所述内部空间中生长,其特征在于,所述中空纤维体的所述生长方向是从所述内部空间的第一纵向边向与所述第一纵向边相对的第二纵向边延伸。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述纤维素从外部穿过存在于所述中空模具中的至少一个第一孔生长进入到所述内部空间,所述第一孔位于所述形状为中空纤维体的所述内部空间的所述第一纵向边上。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述内部空间与所述中空模具的周围环境通过所述中空模具中的至少一个第二孔进行气体或者气体混合物的交换,所述第二孔以这种方式来定位,即在整个所述生长过程中为所述有机体提供对于所述纤维素生长所必需的所述气体。
4.长中空纤维体,其特征在于,所述纤维体是通过权利要求1到3所述的方法中的一种来制造的。
5.根据权利要求4所述的长中空纤维体,其特征在于,所述纤维体具有一个或者多个分支。
6.一种根据权利要求1所述的方法制造的长中空纤维体,其特征在于,所述纤维体在第一纵向边上具有至少一个第一突出物或者一排第一突出物并且在第二纵向边上具有至少一个第二突出物或者一排第二突出物,所述第一纵向边与所述第二纵向边相对。
7.一种用于根据权利要求1的方法的中空模具,其形成长中空纤维体形状的内部空间,从而可以通过在其中培养形成纤维素的有机体的方式使得所述长中空纤维体在所述内部空间中生长,其特征在于,所述中空模具在第一纵向边上具有至少一个第一孔或者第一排孔,其平行于所述中空圆柱内部空间的圆柱轴延伸,具有所述第一孔或者第一排孔的所述中空模具水平地放置在产纤维素的细菌的生长层上,并且纤维素可以通过所述第一孔或者第一排孔从外部生长进入到所述内部空间中,并且所述中空模具在与所述第一纵向边相对的第二纵向边上具有至少一个第二孔或者第二排孔,其平行于所述中空圆柱内部空间的所述圆柱轴延伸,并且所述内部空间和所述中空模具的所述周围环境可以通过其进行气体交换。
8.根据权利要求7所述的中空模具,其特征在于,当使用时,所述中空模具对于材料和用于生长所述纤维素的有机体是惰性的。
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