CN101721262A - 组织工程化组合式人体腔管代用品 - Google Patents

Abstract

组织工程化组合式人体腔管代用品，采用了带连接件的覆膜弹性支撑管，其支撑管的外壁上附着有可吸收涂层，可吸收涂层上种植有种子细胞。连接件能有效的减少食管蠕动对植入的弹性支撑管的影响，加上弹性支撑管良好的柔顺性和较强的支撑力，本发明之人体腔管代用品能防止吻合口瘘、早期脱管和新生食管狭窄。此外，附着在弹性支撑管上种植了种子细胞的可吸收涂层，能诱导或促进新生食管黏膜的生长、覆盖。在新生食管的黏膜完全覆盖、且新生食管疤痕组织稳定后，在消化内镜的直视下，将植入的代用品取出或拆除。

Description

组织工程化组合式人体腔管代用品

技术领域

本发明涉及一种人体腔管代用品，特别是食管重建、气管重建时使用的人体腔管代用品。

背景技术

现有技术中当因肿瘤需要切除食管时，通常采用提升胃或肠管与食管近端吻合重建消化道的办法来解决，这种方法损伤大，且为非生理食物通道，有很多难以克服的并发症；而气管病变需切除3cm以上的气管时，目前还没有理想的气管重建代用品。

以食管为例，食管癌是中国常见病，在常见的恶性肿瘤发病率中位居第二，发病率为21/10万，即年新增病人27.3万以上，而且目前发病率还有上升的趋势，危害极大。同时因各种原因导致的食管损伤，特别是车祸造成的食管损伤，也呈上升趋势。如何有效实施食管重建术，是减少死亡率和提高病人生活质量的关键。

食管癌的病灶通常具有多中心跳跃性的特点，至今为止，食管癌最有效的治疗方法仍是采用外科手术切除病变食管，并同时应用替代物对食管通道进行食管重建，以恢复食管通道。

由于食管的供血血管是细小的血管网络，食管移植时细小的血管很难吻合，移植的食管的血液供应难以重建，因而食管很难像心脏、肝、肾等器官那样进行器官移植。

目前，临床上主要采用患者自身的其它组织或器官来恢复重建食管通道，如将胃或肠从腹腔上提至胸腔或颈部与保留的正常食管断端吻合来恢复重建食管通道，这种传统的手术方法有如下缺点：手术创伤大、时间长、器官解剖位置移位导致心肺功能受影响和消化功能紊乱等。

食管癌食管切除后，最常用的手术方法是“提胃法”，即将胃从腹腔上提到胸腔与保留的正常食管断端进行食管端端吻合术，以此种方法来重建食管通道。由于胃提到胸腔(简称胸胃)，胃会压迫心肺，严重影响心肺功能。为了减少胸胃对心肺功能的影响，通常同时进行胃缩小术，但胃缩小术又会导致消化功能紊乱等副作用，影响患者的生活质量。

另一种较常见的手术方法是“肠代食管法”，即食管切除后，用空肠或结肠等带血管缔的肠道代替切除的食管，理论上用带血管缔的肠道代替切除的食管是较好的方法，因为肠道本身有消化功能和蠕动功能，但临床实际应用并不多见，其主要原因在于手术创伤大、时间长、临床效果不稳定。进行这种手术，先要从腹部游离和切除适当的带血管缔的空肠或结肠，然后转移到胸腔与食管的断端进行端端吻合，同时要将空肠或结肠的血管缔与附近的供血血管吻合。由于肠道的蠕动与食管的蠕动不配比，经常发生食管-肠吻合口瘘，此外血管吻合处也容易发生堵塞，导致移植的空肠或结肠坏死，最终导致手术失败。为了提高移植的空肠或结肠的存活率，也采用了一种改进的手术方式，即不将空肠或结肠的血管缔切断，仍然保留原供血通道，而仅将切断的空肠或结肠拉到胸腔，与保留的食管断端进行端端吻合来重建食管通道，但由于血管缔长度和供血能力的限制，这种方法在临床实际应用也不多。此外还有皮瓣转移等方法来重建食管通道，由于临床效果不理想或者副作用多，实际应用很少。值得特别注意的是，食管癌术后平均5年生存率不到20％，而80％的中晚期食管癌患者术后在2年内死亡，这与其他肿瘤的术后5年生存率比较，有较大距离。虽然有多方面的原因，但食管切除后缺乏有效的代用品从而导致手术创伤大，解剖异位，患者术后营养摄取不足，生活质量差，是一个重要的原因。正因为如此，人工食管的市场前景和社会意义，可以引用中国胸外科前辈黄家驷教授的话来概括：“不论多少年，只要人工食管研究获得成功，就是造福人类的创举！”

1913年，美国胸外科医生Franz J.A.Torek成为世界上第一位临床使用人工食管的医生，Torek为一个67岁的女性食管癌患者使用了体外安置的人工食管。首先他对患者颈前造瘘，同时进行胃造瘘，然后通过体外放置的硅胶管将颈前造瘘口和胃造瘘口连接在一起，患者经口咬嚼食物，食物吞咽后经颈前造瘘口流入硅胶管，再经胃造瘘口流入胃，患者成功生存了13年，最后死于肺部感染。这项临床的结果，不仅极大的鼓舞了人工食管的研究热情，而且得到了一个重要的结论：食管最重要的功能是食物的通道功能，只要食物能经过通道进入胃，患者就能长期生存。

由于体外人工食管患者难以接受，人们就一直想开发体内植入的人工食管。

自1953年Berman等率先采用特制的聚乙烯管替代食管缺损以来，随后硅橡胶，绦纶(Dacron)，聚四氟乙烯(Teflon)，碳纤维，各种金属材料等都先后被用来进行研究制造人工食管，但都未能取得预期效果。1991年Purushotham等对应用可吸收的无细胞支架材料制造人工食管进行研究，其方法是采用生物可降解材料和不可降解高分子材料构成复合体，通过诱导受体食管组织再生，进行食管重建，虽然在动物实验中取得了较满意的结果，但同样也存在较多的缺陷，如此类实验方法仅适用食管缺损较短的范围，诱导再生的食管组织与自身食管组织在结构和功能上尚有较大的差距。2000年Yamamoto等应用组织工程技术进行人食管的研究，这是应用自体组织细胞体外培育具有生理功能的组织移植物的“组织工程”概念的应用，组织工程化食管在具体临床应用中的效果尚未可知。2005年日本Watanabe M等应用镍钛记忆合金环制造出可蠕动的人工食管，并用绵羊作动物实验，结果有待观察。

中国的人工食管研究也十分活跃，在早期，上海使用硅胶覆盖尼龙管(1972年)、北京尝试心包膜覆盖“特氟龙”(Teflon)管(1986年)进行了人工食管的研究，但与国外的同类研究一样，未能取得预期效果。近十年来，中国形成了生物降解型人工食管、生物型人工食管和记忆合金人工食管的三足鼎立的科研开发局面。

生物降解型人工食管以上海为主，核心团队有第二军医大学长征医院胸心外科的秦雄、徐志飞与上海交通大学复合材料研究所的孙康、高向阳等。构建了聚氨酯-胶原蛋白壳聚糖复合人工食管，并由孙康等申请了“可降解复合人工食管及其制备方法”的专利，申请号200310107965.2，从其公开发表的论文的数据看，吻合口瘘、新生食管狭窄等技术问题还有待解决。此外，上海第二军医大学附属长海医院胸心外科的鲍春荣等也在进行人工生物可降解支架聚乳酸-聚乙醇酸种植人体食管上皮细胞的实验研究。广州市暨南大学的徐国风教授在实用新型专利03222722.1中公开了用生物降解材料制造的“一种具有力学顺应性的人工食管”，但未能检索到动物实验的数据。

张兰军、戎铁华在2003年申请了“人工食管”的专利，申请号：03113536.6，公开了一种生物型人工食管，是用猪的主动脉、软骨、腹膜等组织进行去抗原化处理(灭活)后缝制而成，从公开发表的论文的数据看，采用不同生物材料人工食管以不同吻合方式，吻合口瘘的发生率可由40％(6/15)降到6.67％(2/30)，但新生食管的狭窄问题有待解决。

方立德在中国专利00263467.8中公开一种金属网以及金属网上附有高分子化合物制成的管体、上下管口处直径增大的人工食管，其结构类似于食道支架，不同点在于其管体的膜有三层，依次是硅胶、真丝和涤纶。

1992年，基于镍钛形状记忆合金技术的自膨式食道裸支架开始在临床上使用，用于晚期食管癌患者食管狭窄的扩张治疗，取得明显的疗效，并在1994年开始在临床上普及。随着记忆合金食道裸支架的广泛使用，其缺点也逐渐明显，癌组织能穿过裸支架的网孔，向心生长，导致再狭窄。于是1995年开始推出了记忆合金带膜食道支架，迄今，记忆合金带膜食道支架已在临床上成功应用了13年，安置了食道支架的晚期食管癌患者，直到因癌细胞扩散死亡前，仍然可以正常进食。带膜食道支架不仅用于晚期食管癌患者食管狭窄的扩张治疗，而且用于食管瘘的治疗。大范围的食管瘘相当于局部的食管缺损，采用记忆合金带膜食道支架治疗有良好的疗效，因此，本发明人于1999年6月产生了在记忆合金带膜食道支架的技术基础上开发人工食管的想法，基于这个技术基础的这种设计，有可能解决人工食管研究中的两个核心的技术难题：吻合口瘘和新生食管狭窄的问题。

本发明人于1999年6月开始研制人工食管，在初步的动物试验的基础上，于2001年1月，在中国专利01107515.5中(专利名称：新型人造腔管代用品)，公开了一种带连接环的人造腔管代用品，采用了带膜记忆合金丝网管体上安装减张连接环的设计，用于食道重建或气管重建。随后在本人申请的中国专利200610122449.0中进行了完善。目前，已经进行了9年的动物实验，最长的动物实验猪的存活期已超过5年，目前相关的产品已经获得中国政府的临床试验许可，正处于临床试验阶段。在已经进行的动物实验和临床实验中，得到了广州医学院第二附属医院梁建辉教授，中山大学肿瘤防治中心傅剑华教授、李艳芳副教授，深圳北大医院张本固教授、谢远财医生等人的大力支持，公开发表的论文的数据看：无吻合口瘘，人工食管能有效防止新生食管狭窄。

综上所述：经过近百年的不懈努力，特别是近50年来生物医用材料和生物技术的飞速进步，人工食管的研究开发已经到了厚积勃发的瞬间，核心技术突破的前夜。通过对一百年来的技术基础的总结，可以得到以下的结论：

(1)食管最重要的功能是食物的通道功能，只要食物能经过通道进入胃，患者就能长期生存。

(2)在用杂种犬、杂种猪进行的动物实验中，在植入的人工食管外发现了一条包裹人工食管的通道，即所谓“新生食管”。

(3)新生食管能上皮化。

(4)新生食管会狭窄。

但在新生食管的形成原因和新生食管的组织学结构上有较大分歧。本发明人在9年的动物试验的研究中，通过对30天至4年的动物试验的标本进行了大量的组织学分析后认为新生食管是食管黏膜覆盖的疤痕性管道。因而，本发明人认为植入的人工食管要获得成功，最核心的有两条。第一，人工食管的两个吻合端不能出现吻合口瘘，人工食管植入后吻合口瘘发生率为0％是首要目标，这点在人工食管植入后的早期尤其重要，不能避免吻合口瘘就有可能面临手术失败。第二，人工食管在体内滞留的时间至少要长于6个月才能有效缓解新生食管的疤痕组织的收缩力，防止新生食管的狭窄。比较理想的支撑时间为18个月至30个月。在18个月至30个月后新生食管不仅能上皮化而且疤痕组织能稳定，这时即便拆除人工食管的支撑和保护，新生食管仍然不会狭窄和感染。因此，连接环对于人工食管的管体而言，非常重要。连接环能否有效的减少食管蠕动对植入管体的影响，从而防止吻合口瘘和早期脱管，直接决定了手术的成败。

综上所述：现有技术中还缺乏一种植入后不发生吻合口瘘，能诱导和促进新生食管的黏膜的生长覆盖，能有效抵抗新生食管疤痕组织的收缩力，防止新生食管的狭窄，并在新生食管的黏膜完全覆盖、且新生食管疤痕组织稳定后，能通过无创伤或微创伤的方式取出或拆除的人工食管。因此，需要对现有的人工食管进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种人工食管，特别是人体食管重建的代用品，植入后不发生吻合口瘘，能诱导和促进新生食管的黏膜的生长覆盖，能有效抵抗新生食管疤痕组织的收缩力，防止新生食管的狭窄，并在新生食管的黏膜完全覆盖、且新生食管疤痕组织稳定后，能通过无创伤或微创伤的方式取出或拆除。

本发明的目的是这样实现的：

组织工程化组合式人体腔管代用品，由支撑管(1)、连接件(2)、可吸收涂层(3)和种子细胞(4)组成；所述支撑管(1)由弹性支撑架(11)和柔性材料膜(12)构成，柔性材料膜(12)附着在弹性支撑架(11)上；可吸收涂层(3)附着在支撑管(1)的外壁上；种子细胞(4)种植在可吸收涂层(3)上；连接件(2)固定在支撑管(1)的靠近端部的位置上。

所述弹性支撑架(11)是医用金属材料丝或纤维编织成的网状结构管体；或者是医用金属材料金丝绕成的螺旋弹簧组成的网状结构管体；或者是经过数控加工后形成的能弯曲的有弹性的医用金属材料薄壁网状结构管体；或者是经过激光雕刻后的能弯曲的有弹性的医用金属材料薄壁网状结构管体。

进一步，所述医用金属材料选自：镍钛形状记忆合金(Nitinol合金)、β钛合金、医用不锈钢、医用锆合金，医用锆铌合金。

所述连接件(2)是用医用柔性材料制造的环状结构。

进一步，所述连接件(2)是用医用柔性材料丝或纤维，通过编织或针织制造的环状结构，连接件(2)采用的医用柔性材料选自：涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯。

所述可吸收涂层(3)是可以在人体中使用的可吸收生物材料涂层，选自：聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基丁酯、聚酸酐、聚己内酯、聚偶磷氮、聚磷腈、聚氨基酸、假聚氨基酸、聚原酸酯、聚酯尿烷、聚三亚甲基碳酸酯、聚乙二醇、聚对二氧六环酮、壳聚糖、胶原、明胶、透明质酸、甲壳素、海藻酸盐、藻酸钙凝胶、脱细胞基质、生物玻璃，及其共聚物或混合物。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子，选自：血小板类生长因子(血小板来源生长因子，PDGF；骨肉瘤来源生长因子ODGF)、表皮生长因子类(表皮生长因子，EGF、转化生长因子，TGFα和TGFβ)、成纤维细胞生长因子(FGF、αFGF、βFGF)、类胰岛素生长因子(IGF-I、IGF-II)、神经生长因子(NGF)、白细胞介素类生长因子(IL-1、IL-2、IL-3等)、促红细胞生长素(EPO)、集落刺激因子(CSF)，及其混合物。

所述种子细胞(4)，选自：自体食管黏膜上皮细胞、自体骨髓间干细胞、同种异体骨髓间干细胞，及其混合物。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和胶原。

进一步，所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和胶原。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子、胶原和壳聚糖。

进一步，所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)、胶原和壳聚糖。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和脱细胞基质。

进一步，所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和脱细胞基质。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子、胶原和脱细胞基质。

进一步，所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)、胶原和脱细胞基质。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和聚乳酸。

进一步，所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和聚乳酸。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和聚乳酸-聚己内酯共聚物。

进一步，所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和聚乳酸-聚己内酯共聚物。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和生物玻璃。

进一步，所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和生物玻璃。

所述可吸收涂层(3)包含有生长因子、胶原和生物玻璃。

进一步，所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)、胶原和生物玻璃。

所述支撑管(1)可以有不同的几何形状，有：圆柱管形、带单喇叭口的圆柱管形、带双单喇叭口的圆柱管形。

所述柔性材料膜(12)是能在人体中长期植入的医用柔性材料制造的薄膜，选自：医用硅胶、聚氨酯、聚四氟乙烯。

所述连接件(2)通过手术缝合线(7)缝合固定在支撑管(1)上。

所述支撑管(1)的上端安装了取出管体的回收线(5)。

所述支撑管(1)的下端设置了防返流装置(6)。

进一步，所述防返流装置(6)是花瓣型结构，有：2瓣式结构、3瓣式结构、4瓣式结构、5瓣式结构、6瓣式结构。

所述防返流装置(6)是袖套型单向阀式结构。

所述连接件(2)固定在支撑管上，距离支撑管的端部约5mm～50mm处。

所述可吸收涂层(3)的厚度在1μm至10mm之间，较佳值在10μm至3000μm之间。

由于本发明采用了带连接件的覆膜弹性支撑管，其支撑管的外壁上附着有可吸收涂层，可吸收涂层上种植有种子细胞。连接件能有效的减少食管蠕动对植入的弹性支撑管的管体的影响，加上弹性支撑管良好的柔顺性和较强的支撑力，本发明之人工食管能防止吻合口瘘、早期脱管和新生食管狭窄。此外，附着在弹性支撑管上种植了种子细胞的可吸收涂层，能诱导或促进新生食管黏膜的生长、覆盖。在新生食管的黏膜完全覆盖、且新生食管疤痕组织稳定后(约6个月至30个月)，在消化内镜的直视下，拆除缝合线。能方便将植入的带连接件的覆膜的弹性支撑管取出或拆除。如果采用降解时间超过180天的特殊手术线缝合食管断端和连接件(或称呼为连接环，或减张连接环)时，则无须拆除缝合线，在手术缝合线降解后，支撑管能自动滑脱，掉入胃中，在消化内镜的直视下取出。

本发明提供了一种较理想的人工食管，植入后不发生吻合口瘘，能诱导和促进新生食管的黏膜的生长覆盖，能有效抵抗新生食管疤痕组织的收缩力，防止新生食管的狭窄，并在新生食管的黏膜完全覆盖、且新生食管疤痕组织稳定后，能通过无创伤或微创伤的方式取出或拆除。

附图说明

图1是本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品的结构示意图。

图2是图1的A-A的剖视图的放大图。

图3是本发明之单喇叭口组织工程化组合式人体腔管代用品的结构示意图。

图4是图3的B-B的剖视图的放大图。

图5是本发明之带防返流装置的单喇叭口组织工程化组合式人体腔管代用品的结构示意图。

图6是图5的C-C的剖视图的放大图。

图7是用单丝编织的可拆除型的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品的结构示意图。

图8是图7的D-D的剖视图的放大图。

图9是单丝螺旋弹簧型的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品的结构示意图。

图10是图9的E-E的剖视图的放大图。

图11是用薄壁管激光雕刻的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品的结构示意图。

图12是图11的F-F的剖视图的放大图。

图13是全涂层型本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品的结构示意图。

图14是图13的G-G的剖视图的放大图。

图15是安装了回收线的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品的结构示意图。

图16是图15的H-H的剖视图的放大图。

图17是本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品植入时的工作原理图。

图18是本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品植入后新生食管生长时的原理图。

图19是新生食管标本的实物图。

图20是新生食管标本的实物图。

图21是新生食管标本的食道黏膜层的实物图。

上述图中，1为支撑管，2为连接件，3为可吸收涂层，4为种子细胞，5为回收线，6为防返流装置，7为手术缝合线，8为人体食管，9为新生食管，10为本发明之人体腔管代用品。

具体实施方式

实施例1：交叉网格型本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

采用恢复温度为15℃直径为0.25mm的镍钛形状记忆合金(Nitinol合金)丝，在模具中编织支撑管的支撑架11，然后在模具中进行定型热处理，使其在恢复温度以上为网状结构的圆柱管形，抛光、清洗后，即得到了本发明所述的支撑架11。

在医用硅胶覆膜设备中，将支撑管11安装在专用模具中，按照医用硅胶的通用工艺对支撑架11覆膜(如果制造带防返流装置的人工食管时，还可以同时制造了防返流装置，参考图5)，得到支撑管1。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将包含有生物降解材料(如明胶、胶原)和生长因子(如表皮生长因子EGF、成纤维细胞生长因子FGF)的液体，注入超声雾化喷涂装置中，一边旋转支撑管体1，一边喷涂含生长因子和生物降解材料的液体，同时进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。可吸收涂层3的厚度在1μm至10mm之间，较佳值在10μm至3000μm之间。

做好可吸收涂层3后，包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌，待用。

临床手术前，将种子细胞4悬液接种到预先用磷酸盐(PBS)缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，得到体外培养的细胞-支架复合物，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在无菌条件下在临床手术中植入使用。

上述可吸收涂层3是可以在人体中使用的可降解生物材料涂层，选自：包括但不限于，乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基丁酯、聚酸酐、聚己内酯、聚偶磷氮、聚磷腈、聚氨基酸、假聚氨基酸、聚原酸酯、聚酯尿烷、聚三亚甲基碳酸酯、聚乙二醇、聚对二氧六环酮、壳聚糖、胶原、明胶、透明质酸、甲壳素、海藻酸盐、藻酸钙凝胶、脱细胞基质、生物玻璃，及其共聚物或混合物。

上述可吸收涂层3包含有生长因子，选自：包括但不限于，血小板类生长因子(血小板来源生长因子，PDGF；骨肉瘤来源生长因子ODGF)、表皮生长因子类(表皮生长因子，EGF、转化生长因子，TGFα和TGFβ)、成纤维细胞生长因子(FGF、αFGF、βFGF)、类胰岛素生长因子(IGF-I、IGF-II)、神经生长因子(NGF)、白细胞介素类生长因子(IL-1、IL-2、IL-3等)、促红细胞生长素(EPO)、集落刺激因子(CSF)，及其混合物。

可吸收涂层3还可以同时包含有上述生长因子及可降解生物材料。可吸收涂层3的厚度在1μm至10mm之间，较佳值在10μm至3000μm之间。

种子细胞(4)，选自：自体食管黏膜上皮细胞、自体骨髓间干细胞、同种异体骨髓间干细胞，及其混合物。

实施例2：含转化生长因子的聚丙交酯-乙二醇-己内酯共聚物涂层的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

支撑管1按实施例1制备。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将可吸收生物材料(如聚丙交酯-乙二醇-己内酯共聚物)，与生长因子(如转化生长因子TGFα，PDGF等)溶于合适的易挥发溶剂(如丙酮)中形成混悬液，配成浓度为0.01～10％的均匀涂层溶液，备用。

首先将配制好的涂层溶液灌制于注射器中，调节超声波发生器功率为0.1～5w、注射器中涂层溶液的注入速度为0.001～0.1ml/min以及压缩气体压力为0.2～10psi；其次，将支撑管体装夹于特定夹具上，在程序软件界面下设定支架水平移动速度为0.01～1cm/s、支撑管体旋转速度为10～350r/min、旋转方向、支撑管体运动往复次数为1～200次、干燥气体压力为0.2～10psi、排风系统的排风速度10～1000CFM；最后调用并启动喷涂程序，超声波发生器产生超声波，通过传感器传至微雾化喷嘴上，涂层溶液在注射泵的动力下由注射器通过管道输送至喷嘴的雾化面上，超声波将液体雾化成细小液滴，液滴在低速压缩气体的带动下飞向支撑管体表面，在支撑管体表面形成一层很薄的液体层，待液体层中有机溶剂挥发后，支撑管体表面沉积上一层很薄的含生长因子的可吸收涂层，其间支撑管体在喷嘴下方往复运动；

将喷涂后的支撑管体进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。做好可吸收涂层3，干燥完毕包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌。临床使用前，将种子细胞悬液接种到预先用PBS缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，于37℃、5％CO₂培养箱中进行培养，使种子细胞和支架进一步结合。4h后小心加入上皮细胞专用培养液(K-SFM)培养基，于37℃、5％CO₂培养箱中继续培养。经所需要培养时间的培养后，得到体外培养的细胞-支架复合物，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在无菌条件下在临床手术中植入使用。

实施例3：含生物玻璃的聚丙交酯-乙二醇共聚物涂层的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

支撑管1按实施例1制备。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将可吸收生物材料(如聚丙交酯-乙二醇共聚物)，与生物活性玻璃溶于合适的易挥发溶剂(如二次蒸馏水+丙酮)中，经超声分散形成混悬液或乳液，配成浓度为0.01～10％的均匀涂层溶液，备用。

将涂层溶液注入超声雾化喷涂装置中，一边旋转支撑管体1，一边喷涂含生物活性玻璃和生物降解材料的液体，同时进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。做好可吸收涂层3，包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌，待用。

临床使用前，将种子细胞悬液接种到预先用PBS缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，于37℃、5％CO₂培养箱中进行培养，使种子细胞和支架进一步结合。4h后小心加入K-SFM培养基，37℃、5％CO₂培养箱中继续培养。经所需要培养时间的培养后，得到体外培养的细胞-支架复合物，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在无菌条件下在临床手术中植入使用。

实施例4：含生物玻璃及表皮生长因子的聚丙交酯-乙二醇共聚物涂层的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

支撑管1按实施例1制备。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将可吸收生物材料(如聚丙交酯-乙二醇共聚物)，与生物活性玻璃溶于合适的易挥发溶剂(如二次蒸馏水+丙酮)中，经超声分散形成混悬液或乳液，配成浓度为0.01～10％的均匀涂层溶液，备用。另采用生理盐水配制表皮生长因子/聚丙交酯-乙二醇共聚物溶液。

将聚丙交酯-乙二醇共聚物/生物活性玻璃溶液及表皮生长因子/聚丙交酯-乙二醇共聚物溶液注入超声雾化喷涂装置中，采用双液进料模式，进行双液喷涂。采用一边旋转支撑管体1，一边喷涂含生长因子和聚丙交酯-乙二醇共聚物的液体，同时另一喷嘴喷涂含生物活性玻璃和聚丙交酯-乙二醇共聚物的溶液。同时进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。做好可吸收涂层3，包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌，待用。

临床使用前，将种子细胞悬液接种到预先用PBS缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，于37℃、5％CO₂培养箱中进行培养，使细胞和支架进一步结合。4h后小心加入K-SFM培养基，于37℃、5％CO₂培养箱中继续培养。经所需要培养时间的培养后，得到体外培养的种子细胞-支架复合物，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在无菌条件下在临床手术中植入使用。

实施例5：含表皮生长因子的聚丙交酯-乙二醇共聚物/脱细胞基质复合涂层的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

支撑管1按实施例1制备。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将可吸收生物材料(如聚丙交酯-乙二醇共聚物)，与脱细胞基质溶于合适的易挥发溶剂(如二次蒸馏水+丙酮)中，经超声分散形成混悬液或乳液，配成浓度为0.01～10％的均匀涂层溶液，备用。另采用生理盐水配制表皮生长因子/聚丙交酯-乙二醇共聚物溶液。

将聚丙交酯-乙二醇共聚物/脱细胞基质溶液及表皮生长因子/聚丙交酯-乙二醇共聚物溶液注入超声雾化喷涂装置中，采用双液进料模式，进行双液喷涂。采用一边旋转支撑管体1，一边喷涂聚丙交酯-乙二醇共聚物)，与脱细胞基质溶液，同时另一喷嘴喷涂表皮生长因子/聚丙交酯-乙二醇共聚物溶液。同时进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。做好可吸收涂层3，包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌，待用。

临床使用前将种子细胞悬液接种到预先用PBS缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，于37℃、5％CO₂培养箱中进行培养，使种子细胞和支架进一步结合。4h后小心加入K-SFM培养基，37℃、5％CO₂培养箱中继续培养。经所需要培养时间的培养后，得到体外培养的细胞-支架复合物，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在无菌条件下在临床手术中植入使用。

实施例6：含转化生长因子及表皮生长因子的胶原/脱细胞基质复合涂层的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

支撑管1按实施例1制备。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将可吸收生物材料(如胶原或明胶)，与表皮生长因子溶于合适的易挥发溶剂(如生理盐水+丙酮)中，经超声分散形成混悬液或乳液，配成浓度为0.01～10％的均匀涂层溶液，备用。另采用生理盐水配制转化生长因子/脱细胞基质共聚物溶液。

将转化生长因子/脱细胞基质溶液及表皮生长因子/胶原溶液注入超声雾化喷涂装置中，采用双液进料模式，进行双液喷涂。采用一边旋转支撑管体1，一边喷涂转化生长因子/脱细胞基质溶液，同时另一喷嘴喷涂表皮生长因子/胶原溶液。同时进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。做好可吸收涂层3，包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌，待用。临床使用前将种子细胞悬液接种到预先用PBS缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在无菌条件下在临床手术中植入使用。

实施例7：含成纤维细胞生长因子(FGF)及表皮生长因子的聚丙交酯-乙二醇共聚物/壳聚糖复合涂层的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

支撑管1按实施例1制备。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将可吸收生物材料(如聚丙交酯-乙二醇共聚物)，与表皮生长因子溶于合适的易挥发溶剂(如生理盐水+丙酮)中，经超声分散形成混悬液或乳液，配成浓度为0.01～10％的均匀涂层溶液，备用。另采用生理盐水配制成纤维细胞生长因子(FGF)/壳聚糖溶液。

将表皮生长因子/聚丙交酯-乙二醇共聚物溶液及成纤维细胞生长因子(FGF)/壳聚糖溶液注入超声雾化喷涂装置中，采用双液进料模式，进行双液喷涂。采用一边旋转支撑管体1，一边喷涂表皮生长因子/聚丙交酯-乙二醇共聚物溶液，同时另一喷嘴喷涂成纤维细胞生长因子(FGF)/壳聚糖溶液。同时进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。做好可吸收涂层3，包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌，待用。临床使用前将种子细胞悬液接种到预先用PBS缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，于37℃、5％CO₂培养箱中进行培养，使种子细胞和支架进一步结合。4h后小心加入K-SFM培养基，37℃、5％CO₂培养箱中继续培养。经所需要培养时间的培养后，得到体外培养的细胞-支架复合物，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在无菌条件下在临床手术中植入使用。

实施例8：含成纤维细胞生长因子(FGF)及表皮生长因子的生物玻璃/胶原复合涂层的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

支撑管1按实施例1制备。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将可吸收生物材料(如胶原)，与表皮生长因子溶于合适的易挥发溶剂(如生理盐水+丙酮)中，经超声分散形成混悬液或乳液，配成浓度为0.01～10％的均匀涂层溶液，备用。另采用生理盐水配制成纤维细胞生长因子(FGF)/生物玻璃溶液。

将表皮生长因子/胶原溶液及成纤维细胞生长因子(FGF)/生物玻璃溶液注入超声雾化喷涂装置中，采用双液进料模式，进行双液喷涂。采用一边旋转支撑管体1，一边喷涂表皮生长因子/胶原溶液，同时另一喷嘴喷涂成纤维细胞生长因子(FGF)/生物玻璃溶液。同时进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。做好可吸收涂层3，包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌，待用。临床使用前将种子细胞悬液接种到预先用PBS缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，得到体外培养的细胞-支架复合物，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在无菌条件下在临床手术中植入使用。

实施例9：含生物玻璃及表皮生长因子的壳聚糖涂层的本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品

支撑管1按实施例1制备。

采用编织的涤纶环作为连接件2，用手术缝合线7将连接件2缝合固定在支撑管1的端部，离端部的距离为10mm。清洗、灭菌，等待喷涂可吸收涂层3。

将可吸收生物材料(如壳聚糖)，与生物活性玻璃溶于合适的易挥发溶剂(如二次蒸馏水+丙酮)中，经超声分散形成混悬液或乳液，配成浓度为0.01～10％的均匀涂层溶液，备用。另采用生理盐水配制表皮生长因子/壳聚糖共聚物溶液。

将壳聚糖/生物活性玻璃溶液及表皮生长因子/壳聚糖溶液注入超声雾化喷涂装置中，采用双液进料模式，进行双液喷涂。采用一边旋转支撑管体1，一边喷涂含表皮生长因子/壳聚糖溶液，同时另一喷嘴喷涂含壳聚糖/生物活性玻璃溶液。同时进行冷冻干燥处理，即可在支撑管1的外壁上制造可吸收涂层3。做好可吸收涂层3，包装后用γ射线辐照灭菌或用环氧乙烷熏蒸灭菌，待用。临床使用前将种子细胞悬液接种到预先用PBS缓冲溶液处理好的上述制备的支撑管1，得到体外培养的细胞-支架复合物，即得到了本发明之组织工程化组合式人体腔管代用品，即可在临床手术中植入使用。

应该注意，本文中公开和说明的结构可以用其它效果相同的结构代替，同时本发明所介绍的实施例并非实现本发明的唯一结构。虽然本发明的优先实施已在本文中予以介绍和说明，但本领域内的技术人员都清楚地知道这些实施例不过是举例说明而已，本领域内的技术人员可以做出无数的变化、改进和代替，而不会脱离本发明，因此，应按照本发明所附的权利要求书的精神和范围来限定本发明的保护范围。

Claims (32)

1.组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：由支撑管(1)、连接件(2)、可吸收涂层(3)和种子细胞(4)组成；所述支撑管(1)由弹性支撑架(11)和柔性材料膜(12)构成，柔性材料膜(12)附着在弹性支撑架(11)上；可吸收涂层(3)附着在支撑管(1)的外壁上；种子细胞(4)种植在可吸收涂层(3)上；连接件(2)固定在支撑管(1)的靠近端部的位置上。

2.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述弹性支撑架(11)是医用金属材料丝或纤维编织成的网状结构管体；或者是医用金属材料金丝绕成的螺旋弹簧组成的网状结构管体；或者是经过数控加工后形成的能弯曲的有弹性的医用金属材料薄壁网状结构管体；或者是经过激光雕刻后的能弯曲的有弹性的医用金属材料薄壁网状结构管体。

3.根据权利要求2所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述医用金属材料选自：镍钛形状记忆合金(Nitinol合金)、β钛合金、医用不锈钢、医用锆合金，医用锆铌合金。

4.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述连接件(2)是用医用柔性材料制造的环状结构。

5.根据权利要求4所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述连接件(2)是用医用柔性材料丝或纤维，通过编织或针织制造的环状结构，连接件(2)采用的医用柔性材料选自：涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯。

6.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)是可以在人体中使用的可吸收生物材料涂层，选自：聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基丁酯、聚酸酐、聚己内酯、聚偶磷氮、聚磷腈、聚氨基酸、假聚氨基酸、聚原酸酯、聚酯尿烷、聚三亚甲基碳酸酯、聚乙二醇、聚对二氧六环酮、壳聚糖、胶原、明胶、透明质酸、甲壳素、海藻酸盐、藻酸钙凝胶、脱细胞基质、生物玻璃，及其共聚物或混合物。

7.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子，选自：血小板类生长因子(血小板来源生长因子，PDGF；骨肉瘤来源生长因子ODGF)、表皮生长因子类(表皮生长因子，EGF、转化生长因子，TGFα和TGFβ)、成纤维细胞生长因子(FGF、αFGF、βFGF)、类胰岛素生长因子(IGF-I、IGF-II)、神经生长因子(NGF)、白细胞介素类生长因子(IL-1、IL-2、IL-3等)、促红细胞生长素(EPO)、集落刺激因子(CSF)，及其混合物。

8.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述种子细胞(4)，选自：自体食管黏膜上皮细胞、自体骨髓间干细胞、同种异体骨髓间干细胞，及其混合物。

9.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和胶原。

10.根据权利要求9所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和胶原。

11.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子、胶原和壳聚糖。

12.根据权利要求11所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)、胶原和壳聚糖。

13.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和脱细胞基质。

14.根据权利要求13所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和脱细胞基质。

15.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子、胶原和脱细胞基质。

16.根据权利要求15所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)、胶原和脱细胞基质。

17.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和聚乳酸。

18.根据权利要求17所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和聚乳酸。

19.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和聚乳酸-聚己内酯共聚物。

20.根据权利要求19所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和聚乳酸-聚己内酯共聚物。

21.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子和生物玻璃。

22.根据权利要求21所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)和生物玻璃。

23.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有生长因子、胶原和生物玻璃。

24.根据权利要求23所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)包含有成纤维细胞生长因子(FGF)、胶原和生物玻璃。

25.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述支撑管(1)可以有不同的几何形状，有：圆柱管形、带单喇叭口的圆柱管形、带双单喇叭口的圆柱管形。

26.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述柔性材料膜(12)是能在人体中长期植入的医用柔性材料制造的薄膜，选自：医用硅胶、聚氨酯、聚四氟乙烯。

27.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述连接件(2)通过手术缝合线(7)缝合固定在支撑管(1)上。

28.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述支撑管(1)的上端安装了取出管体的回收线(5)。

29.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述支撑管(1)的下端设置了防返流装置(6)。

30.根据权利要求29所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述防返流装置(6)是花瓣型结构，有：2瓣式结构、3瓣式结构、4瓣式结构、5瓣式结构、6瓣式结构。

31.根据权利要求29所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述防返流装置(6)是袖套型单向阀式结构。

32.根据权利要求1所述组织工程化组合式人体腔管代用品，其特征在于：所述可吸收涂层(3)的厚度在1μm至10mm之间，较佳值在10μm至3000μm之间。

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