CN102641160B - 一种具有双层复合结构的人工胆管仿生支架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有双层复合结构人工胆管仿生支架及其制备方法，以生物可降解型聚酯为原料，采用涂膜法制备致密膜状内管，采用明胶致孔剂法制备具有连通多孔结构的聚酯管外管，通过外管和内管的复合，获得具有双层复合结构的人工胆管仿生支架，制备工艺重复性好。该人工胆管仿生支架的内管可支持胆汁流通并防止胆汁渗漏，外管可支持细胞生长，再生形成新胆管组织。生物相容性好、无细胞毒性，可实现胆管的再生与修复，避免了二次手术，可用于组织工程胆管构建和胆管缺损修复，具有良好的临床应用前景。

Description

一种具有双层复合结构的人工胆管仿生支架及其制备方法

技术领域

本发明涉及组织工程用多孔支架的构建，尤其涉及一种可降解聚酯为材料，通过涂膜法与明胶致孔剂法制备具有双层复合结构的人工胆管仿生支架的方法。

背景技术

组织工程是一个涉及到医学、化学、生物学、材料学等多学科、多领域的交叉研究课题。在组织工程的研究中，支架材料的选择和支架的构建是其中的关键环节。只有构建出具有特定微结构、优良机械性能、适宜降解性能以及良好生物相容性的支架，才能有效地促进细胞的粘附和生长，进而引导组织和器官的再生。聚酯在生物体内可彻底降解，降解之后的产物为二氧化碳和水，对人体无害，且具有优良的药物通过性和力学性能，可降解聚酯作为体内植入体以及药物控释材料已获美国食品药品监督局（FDA）批准。

目前人工胆管替代物主要包括塑料内涵管，金属支架和可降解材料制成的支架。塑料内涵管与金属支架生物相容性差，易引起机体的不良反应，而且由于不可生物降解，存在二次手术等问题，给患者带来巨大痛苦和巨额手术费用。随着组织工程与再生医学的发展，组织工程化胆管对实现胆管缺损的再生与修复成为可能。然而，由于组织工程胆管支架的多孔结构，在胆管组织形成前，无法有效支持胆汁的流通，并存在胆汁渗漏的危险，极大地威胁患者的生命。

发明内容

本发明的目的是提供一种以来源广泛的聚酯为原材料，构建具有双层结构复合支架的制备方法，获得可有效支持胆汁流通、防止胆汁渗漏，并支持胆管再生修复的人工胆管仿生支架。

本发明的具有双层复合结构的人工胆管仿生支架由内管和外管复合而成，内管为致密膜状聚酯管，外管为多孔且孔间连通的聚酯管。

通常，内管的直径为1—10 mm，外管外径为3—14 mm。

具有双层复合结构的人工胆管仿生支架的制备方法，包括以下步骤：

1）在直径为1—10 mm玻璃棒上涂覆质量浓度为5%—25%的可降解聚酯溶液，晾干，将其从玻璃棒上取下，得到致密膜状聚酯管；

2）以步骤1）制得的致密膜状聚酯管为内管，在其外同轴线套置外径为3—14 mm的玻璃管，在聚酯管与玻璃管之间填充粒径为180—600μm的明胶颗粒，然后注入体积浓度为70—90%的乙醇溶液，将明胶颗粒浸润，放入温度为60—80^oC的烘箱，待明胶颗粒粘接后取出，在低于-20^oC的温度下冷冻，冻干，脱去玻璃外管，得到内层为聚酯管，外层为明胶颗粒粘接层的复合管；

3）将步骤2）的复合管于质量浓度为5%—25%的聚酯溶液中浸泡0.5—1 分钟，取出后于-20^oC下冷冻2小时以上，并冷冻干燥，然后放入37^oC恒温水浴中浸泡，去除明胶模板，干燥，得到双层复合结构人工胆管仿生支架。

本发明中，所说的可降解聚酯是聚乳酸、聚乙醇酸、聚（乳酸-乙醇酸）共聚物、聚己内酯或聚羟基丁酸酯。

本发明步骤1）中，优选可降解聚酯溶液的质量浓度为10%—15%，玻璃棒的直径为1—6 mm。步骤2）中，优选玻璃管的外径为3—8 mm，明胶颗粒的直径为280—450μm。

本发明的优点

本发明以生物可降解型聚酯为原料，采用涂膜法制备具有一定强度的致密膜状内管，采用明胶致孔剂法制备具有连通多孔结构的外管，通过外管和内管的复合，获得一种具有双层复合结构的人工胆管仿生支架。在修复初期，该人工胆管仿生支架的内管可支持胆汁流通并防止胆汁渗漏，而外管的多孔结构可支持细胞生长，再生形成新胆管组织。该人工胆管仿生支架具有生物相容性好、无细胞毒性等特点，兼具胆管内涵管和组织工程胆管的作用，在支持胆汁流通和防止胆汁渗漏的同时，可实现胆管的再生与修复，避免了二次手术。胆管支架的材料来源广泛，制备工艺重复性好，所构建的支架可以应用于组织工程胆管构建和胆管缺损修复，具有良好的临床应用前景。

附图说明

图1为具有双层复合结构人工胆管仿生支架横截面的扫描电镜照片。

图2为具有双层复合结构人工胆管仿生支架内管的扫描电镜照片。

图3为具有双层复合结构人工胆管仿生支架外管的扫描电镜照片。

图4为具有双层复合结构人工胆管仿生支架在干态和湿态下的拉伸模量。 

图5为具有双层复合结构人工胆管仿生支架在干态和湿态下的压缩模量。

图6为以聚（乳酸-乙醇酸）共聚物（PLGA）和聚己内酯（PCL）为材料制备的具有双层复合结构人工胆管仿生支架的孔隙率。

图7为经荧光素双醋酸酯 (FDA)染色的接种人骨髓间充质干细胞的人工胆管仿生支架的断面照片。 

图8为经荧光素双醋酸酯 (FDA)染色的接种人骨髓间充质干细胞的人工胆管仿生支架的外管照片。

图9为接种人骨髓间充质干细胞的人工胆管仿生支架的扫描电镜图片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明。

实例1： 

1）在直径为5.5mm的玻璃棒上涂覆质量浓度为15%的聚己内酯溶液，晾干，将其从玻璃棒上取下，得到致密膜状聚己内酯管。

2）以步骤1）制得的致密膜状聚己内酯管为内管，在其外同轴线套置外径为7.5 mm的玻璃管，在聚己内酯管与玻璃管之间填充粒径为280μm的明胶颗粒，然后注入体积浓度为85%的乙醇溶液，将明胶颗粒浸润，放入温度为70^oC的烘箱，待明胶颗粒粘接后取出，在-25^oC的温度下冷冻，冻干，脱去玻璃外管，得到内层为聚己内酯管，外层为明胶颗粒粘接层的复合管。

3）将步骤2）的复合管于质量浓度为10%的聚己内酯溶液中浸泡0.5 分钟，取出后于-20^oC下冷冻3小时，并冷冻干燥。然后放入37^oC恒温水浴中浸泡，去除明胶模板，干燥，制得以聚己内酯膜为内管、聚己内酯多孔支架为外管的双层复合人工胆管仿生支架。

图1、图2和图3分别为人工胆管仿生支架的断面、内管表面和外管表面的扫描电镜照片。从图可见，该人工胆管仿生支架的内管管壁光滑，致密不通透，外管具有多孔结构，且孔间连通，内管与外管复合紧密，从而达到了既能支持胆汁流通、有效防止胆漏，又能支持细胞生长，促进新生胆管组织形成的目的。

图4和图5分别为实例1制备的人工胆管仿生支架在干态和湿态条件下的拉伸模量和压缩模量。图7和图8在人工胆管仿生支架断面和外管表面种植的人骨髓间充质干细胞经荧光素双醋酸酯（FDA）染色的激光共聚焦显微镜照片，图9为种植在支架外管表面的人骨髓间充质干细胞的扫描电子显微镜照片。

实例2： 

1）在直径为2 mm的玻璃棒上涂覆质量浓度为15%的聚（乳酸-乙醇酸）共聚物溶液，晾干，将其从玻璃棒上取下，得到致密膜状聚（乳酸-乙醇酸）共聚物管。

2）以步骤1）制得的致密膜状聚（乳酸-乙醇酸）共聚物管为内管，在其外同轴线套置外径为6 mm的玻璃管，在聚（乳酸-乙醇酸）共聚物管与玻璃管之间填充粒径为450μm的明胶颗粒，然后注入体积浓度为85%的乙醇溶液，将明胶颗粒浸润，放入温度为70^oC的烘箱，待明胶颗粒粘接后取出，在-25^oC的温度下冷冻，冻干，脱去玻璃外管，得到内层为聚（乳酸-乙醇酸）共聚物管，外层为明胶颗粒粘接层的复合管。

3）将步骤2）的复合管于质量浓度为10%的聚（乳酸-乙醇酸）共聚物溶液中浸泡0.5 分钟，取出后于-20^oC下冷冻3小时，并冷冻干燥。然后放入37^oC恒温水浴中浸泡，去除明胶模板，干燥，制得以聚（乳酸-乙醇酸）共聚物膜为内管、聚（乳酸-乙醇酸）共聚物多孔支架为外管的复合人工胆管仿生支架。

实例3：

1）在直径为1mm的玻璃棒上涂覆质量浓度为15%的聚己内酯溶液，晾干，将其从玻璃棒上取下，得到致密膜状聚己内酯管。

2）以步骤1）制得的致密膜状聚己内酯管为内管，在其外同轴线套置外径为3 mm的玻璃管，在聚己内酯管与玻璃管之间填充粒径为250μm的明胶颗粒，然后注入体积浓度为85%的乙醇溶液，将明胶颗粒浸润，放入温度为70^oC的烘箱，待明胶颗粒粘接后取出，在-25^oC的温度下冷冻，冻干，脱去玻璃外管，得到内层为聚己内酯管，外层为明胶颗粒粘接层的复合管。

3）将步骤2）的复合管于质量浓度为8%的聚（乳酸-乙醇酸）共聚物溶液中浸泡0.5 分钟，取出后于-20^oC下冷冻 3小时，并冷冻干燥。然后放入37^oC恒温水浴中浸泡，去除明胶模板，干燥，制得以聚己内酯膜为内管、聚（乳酸-乙醇酸）共聚物多孔支架为外管的复合人工胆管仿生支架。

Claims (6)

1.一种具有双层复合结构人工胆管仿生支架的制备方法，该仿生支架由内管和外管复合而成，内管为致密膜状聚酯管，外管为多孔且孔间连通的聚酯管，其特征在于包括以下步骤：

1）在直径为1—10 mm玻璃棒上涂覆质量浓度为5%—25%的可降解聚酯溶液，晾干，将其从玻璃棒上取下，得到致密膜状聚酯管；

2）以步骤1）制得的致密膜状聚酯管为内管，在其外同轴线套置外径为3—14 mm的玻璃管，在聚酯管与玻璃管之间填充粒径为180—600μm的明胶颗粒，然后注入体积浓度为70—90%的乙醇溶液，将明胶颗粒浸润，放入温度为60—80^oC的烘箱，待明胶颗粒粘接后取出，在低于-20^oC的温度下冷冻，冻干，脱去玻璃外管，得到内层为聚酯管，外层为明胶颗粒粘接层的复合管；

3）将步骤2）的复合管于质量浓度为5%—25%的聚酯溶液中浸泡0.5—1 分钟，取出后于-20^oC下冷冻2小时以上，并冷冻干燥，然后放入37^oC恒温水浴中浸泡，去除明胶模板，干燥，得到双层复合结构人工胆管仿生支架。

2.根据权利要求1所述的具有双层复合结构人工胆管仿生支架的制备方法，其特征在于所说的可降解聚酯是聚乳酸、聚乙醇酸、聚（乳酸-乙醇酸）共聚物、聚己内酯或聚羟基丁酸酯。

3.根据权利要求1所述的具有双层复合结构人工胆管仿生支架的制备方法，其特征在于步骤1）可降解聚酯溶液的质量浓度为10%—15%。

4.根据权利要求1所述的具有双层复合结构人工胆管仿生支架的制备方法，其特征在于步骤1）玻璃棒的直径为1—6 mm。

5.根据权利要求1所述的具有双层复合结构人工胆管仿生支架的制备方法，其特征在于步骤2）玻璃管的外径为3—8 mm。

6.根据权利要求1所述的具有双层复合结构人工胆管仿生支架的制备方法，其特征在于明胶颗粒的直径为280—450μm。