CN101695582B - 用于尿道修复的聚乙交酯(pga)编织型泌尿管支架的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于尿道修复的聚乙交酯(PGA)编织型泌尿管支架支架，该支架采用二维三轴向的编织方法制备，具体包括：(1)取48tex的聚乙交酯(PGA)长丝，将PGA编织于芯棒上，其齿轮比为132/28，机速设为6至7；；(2)在90～105℃定型5min；(3)将PGA编织层从芯棒上退下，在2.5wt％-3wt％壳聚糖浆液中浸渍30分钟，自然晾干后，在-50℃的冷冻干燥环境下4小时，即得。本发明制备方法简单，成本低；所得编织型泌尿管支架具有仿生泌尿管的表观形态，支架降解完全。

Description

用于尿道修复的聚乙交酯(PGA)编织型泌尿管支架的制备方法

技术领域

本发明属编织型泌尿管的制备领域，特别是涉及一种用于尿道修复的聚乙交酯(PGA)编织型泌尿管支架的制备方法。

背景技术

尿道先天畸形以及各种原因所引起的尿道狭窄缺损是泌尿外科的常见病，主要有先天性畸形、外伤或肿瘤等疾病致使尿道损伤、狭窄或缺损，常需要进行尿路修复与重建，由于尿道粘膜组织有限，给尿道的修复带来了相当的困难。刘致和，岳长久，赵海涛等在尿道修复材料的研究进展[J]中对此早有研究。(包头医学，2007，31(2)：94-96)。其中长段或复杂型的修复与重建一直是较为棘手的问题，往往需要替代材料，可临床上常因理想材料的缺乏或选择不当，使重建手术困难甚至失败。2008年，袁启龙，曾晓勇，叶章群对此问题在组织工程修复与重建尿道的研究进展[J]中也进行过研究。(中国男科学杂志，2008，22(5)：64-69)。

对于尿道修复的临床实验，在尿道支架材料的选择上有着至关重要的意义。

应用组织工程技术构建组织工程化尿道为解决这一难题带来了希望。在组织工程研究中，支架材料是对细胞外基质(extracellular matrix，ECM)结构和功能的仿生，为细胞的黏附、生长、代谢提供适宜的微环境，并促进细胞的黏附、增殖、迁移及分化[Gerard C，Catuogno C，Amargier-Huin C，et al.The effect of alginate，hyaluronate and hyaluronatederivatives biomaterials on synthesis of non-articular chondrocyte extracellular matrix[J].JMater Sci Mater Med，2005，16(6)：541-551.]。因此选择和制作合适的支架材料对尿道组织再生是非常重要的。

用于尿道组织工程的支架材料是可降解的人工合成材料，人工合成材料具有能够大量生产、可加工性强等优点，但对细胞亲和性略显不足。近年来，去细胞基质，包括SIS、BAMG、UECM等被越来越多地应用于尿道组织工程中。去细胞基质因为去除了细胞成分，几乎不存在免疫原性，可以在同种异体甚至异种间进行移植，且相对于合成材料，细胞亲和性更佳，生物活性更强。去细胞基质片状替代尿道已经进行了初步的临床研究，并取得满意结果[Fiala R，Vidlar A，Vrtal R，et al.Porcine small intestinal submucosa graft for repair ofanterior urethral strictures[J].Eur Urol，2007，51(6)：1702-1708.，Ribeiro-Filho LA，Mitrw AI，Sarkis AS，et al.Cadaveric organ-specific acellular matrix for urethral reconstruction inhumans[J].J Urol Suppl，2007，177：12(abstract no.31).]。1993年，Atala等[Atala A，FreemanMR，Vacanti JP，et al.Implantation in vivo and retrieval of artificial structures consisting ofrabbit and human urothelium and human bladder muscle[J].J Urol，1993，150(2Pt 2)：608-612.]研究发现，PGA支持尿路细胞的黏附、增殖，有效诱导组织再生，是构建组织工程尿道较为理想的合成材料。

除此之外，在材料选择上，考虑到泌尿管支架上种植的细胞，将随支架的降解，形成新的管道而达到修复的作用，而这个时间需要约8周左右。8周相对于大多的生物材料来说，降解周期相对较短，因此在生物工程降解材料的选择上，选用的是降解时间最短的PGA作为尿道修复的支架材料，其降解时间也在6周左右。

聚羟基乙酸或称为聚乙交酯(PGA)是结构最简单的线性脂肪族聚酯[陈莉，杜锡光，赵保中，景遐斌，陈学思.聚羟基乙酸及其共聚物.高分子通报，2003，2：18-24]。生物可降解聚酯的主链是由脂肪族结构单元通过易水解的酯键连接而成，在微生物或生物体内酶或酸、碱的促进下水解，最终形成二氧化碳和水[De Filippo RE，Yoo JJ，Atala A.Urethralreplacement using cell seeded tubularized collagen matrices[J].J Urol，2002，168(4Pt2)：1789-1792；discussion 1792-1793.]。同时有很好的组织相溶性，是当前生物医用高分子的一个重要分支[Fang Chen，James J.Yoo，Anthony Atala.Acellular collagen matrix as apossible“off the shelf”biomaterial for urethral repair[J].Urology，1999，54(3)：407-410.]。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于尿道修复的聚羟基乙酸(PGA)编织型泌尿管支架的制备方法，该制备方法简单，成本低；所得编织型泌尿管具有仿生泌尿管的表观形态，支架降解完全。

本发明的一种用于尿道修复的聚乙交酯(PGA)编织型泌尿管支架，该支架采用二维三轴向的编织方法制备，具体包括：

(1)取48tex的聚乙交酯(PGA)长丝，为7股复丝，每股12根单纤，用16锭锭子编织机将PGA编织于芯棒上，其齿轮比为132/28，机速设为6至7；

(2)上述在90～105℃定型5min；

(3)将上述PGA编织层从芯棒上退下，在2.5wt％-3wt％壳聚糖浆液中浸渍30分钟，自然晾干后，在-50℃的冷冻干燥环境下4小时，裁为2cm段即得。

所述芯棒的直径为3.05mm。

所述管壁直径为2.7mm，孔隙率达90％以上，孔径大小50-100微米。

所述聚乙交酯(PGA)编织型泌尿管支架的降解时间为6周。

本发明在形态上模拟了真实泌尿管的构造，尤其是在孔隙率，力学性能，壁厚，以及生物相容性等参数指标上仿生了泌尿管，提供了一种新的尿道修复的材料和形态，并提供了一种新的制备生物工程泌尿管支架的思路和方法。

本发明根据泌尿管的形态及物化性能的指标，提供的PGA编织型泌尿管支架的具有较好的性能。管壁具有良好的通透性，既能防止纤维结缔组织的侵入，也利于管内外营养物质和代谢产物的交换，管壁平滑，通道均匀，可以定向引导细胞沿轴向生长，另一方面，良好的生物相容性能为细胞的粘附和生长提供了较好的载体、为物质交换提供了适宜的环境。最终能在通过体外细胞复合实验以及动物实验后，初步证实本发明的PGA编织型泌尿管具有较好的细胞相容性，有利于细胞的粘附和生长，能够达到修复尿道的医学治疗作用。

有益效果

(1)本发明采用PGA生物材料作为泌尿管支架，更贴切的使培养在支架上的细胞在形成新的泌尿管时，支架可以适时的降解完全；

(2)本发明用编织的方法来模拟泌尿管的外观形态以及物理化学性能，并拥有良好的生物相容性，最后能在其上成功培植细胞，并完成动物实验，成功达到治疗修复泌尿管的目的。

附图说明

图1泌尿管支架管壁结构；

图2泌尿管支架侧面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

PGA编织型泌尿管支架可由以下方法制备：采用48tex的长丝PGA(聚乙交酯)，为7股复丝，每股复丝包括12根单纤，用16锭的锭子式编织机，速度定为6至7左右，齿轮比选择132/28，将纱线编织于芯棒(直径3.05mm)上；在95℃时，带芯棒热定型5min，取出将PGA编织层从芯棒上退下，在2.5wt％壳聚糖浆液中浸渍30分钟，取出后自然晾干，放入-50℃的冷冻干燥环境中4小时，裁为2cm每段，即成。

PGA编织型泌尿管的性能测试如下：

1.孔隙率的测量：

在泌尿管的各项性能中，孔隙率无疑是最重要的指标之一。

与孔隙率相当的概念是“相对密度”，它是多孔体表观密度与对应致密材质密度的比值。在实验中采用以下公式计算孔隙率：

$K=(1-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\γ}})\×100\%=(1-\frac{{\mathrm{\ρ}}^{*}}{{\mathrm{\ρ}}_S})\×100\%$

式中K为孔隙率，ρ_r为相对密度(无量纲的小数)，ρ^*为泌尿管的表观密度(g/cm³)，ρ_S为泌尿管的实际密度(g/cm³)。

其中，泌尿管的实际密度采用比重瓶法测量密度方法获得。

PGA编织型泌尿管的孔隙率见下表：

由表中数据可以看出，PGA编织型泌尿管的孔隙率在90％左右，满足神经导管中细胞生长的要求。

2.拉伸及扭转性能：

实验仪器：WDW-20微机控制万能材料试验机，拉伸速度：20mm/min，夹持间距：20mm，试样长度：60mm。若将导管直接夹持在夹头上，由于导管两边被压扁而在夹持端口处易产生应力集中，因此在夹持板两侧首先粘着中间带凹口的硬板，在导管两端各插一段钢棒，保证导管在夹口处夹紧并且不产生变形，以消除应力集中对导管强力的影响。

扭转采用扭转强力测试仪，预定常量：90度，扭转方式：定角度测试，标准大气条件下(20℃±2℃，RH 65％±2％)进行测试。

得到泌尿管的拉伸断裂伸长约为20MM，它的扭转力为1100N，这样的强力和抗扭转力值对于泌尿管支架来说，已经很大，满足了他在常规力学性能上的要求。

4.降解百分率及压缩性能变化

对于泌尿管支架而言，拉伸及扭转等力学性能并不是其至关重要的性能。在其作为支架的过程中，它的降解过程，以及在降解过程中其压缩性能的变化才是决定是否成功的关键。因此，对泌尿管在降解过程中的径向压缩性能的变化进行研究。此外，PGA降解后为酸性，会影响体内的酸碱平衡，因此也需要对泌尿管降解后的PH值进行测量。压缩性能变化测试中采用如下的实验参数：温度25℃，湿度65％，反复次数5次，压缩速度6mm/min，压缩距离为泌尿管初始直径的50％。

PGA编织型泌尿管体外降解失重率，PH值及径向压缩性能见下表：

从体外降解过程中的压缩性能变化可见，第一周时，壳聚糖涂层溶液对泌尿管的强力具有一定的保护作用。两周后可以明显地看出本发明的泌尿管支架的力学损失较小。

实施例2

PGA编织型泌尿管可由以下方法制备：采用48tex的长丝PGA(聚乙交酯)，为7股复丝，每股复丝包括12根单纤，用16锭的锭子式编织机，速度定为6，齿轮比选择132/28，将纱线编织于芯棒(直径3.05mm)上；在95℃时，带芯棒热定型2min，取出将PGA编织层从芯棒上退下，在3.5wt％壳聚糖浆液中浸渍30分钟，取出后自然晾干，放入-50℃的冷冻干燥环境中4小时，裁为2cm每段，即成。

Claims (4)

1.一种用于尿道修复的聚乙交酯编织型泌尿管支架，该支架采用二维三轴向的编织方法制备，具体包括：

（1）取48tex的聚乙交酯PGA长丝，为7股复丝，每股12根单纤，用16锭锭子编织机将PGA编织于芯棒上，其齿轮比为132/28，机速设为6至7；

（2）上述在90~105℃定型5min；

（3）将上述PGA编织层从芯棒上退下，在2.5wt%-3wt%壳聚糖浆液中浸渍30分钟，自然晾干后，在-50℃的冷冻干燥环境下4小时，裁为2cm段。

2.根据权利要求1所述的一种用于尿道修复的聚乙交酯编织型泌尿管支架的制备方法，其特征在于：所述芯棒的直径为3.05mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于尿道修复的聚乙交酯编织型泌尿管支架，其特征在于：所述聚乙交酯编织型泌尿管支架的管壁直径为2.7mm，孔隙率为90%以上，孔径大小50-100微米。

4.根据权利要求1所述的一种用于尿道修复的聚乙交酯编织型泌尿管支架，其特征在于：所述聚乙交酯编织型泌尿管的降解时间为6周。

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