CN102783976B - 一种用静电纺制成的十二指肠内覆膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种十二指肠内覆膜，可以用生物相容材料经静电纺得到，涉及一种消化道内置可降解医疗器械。该内覆膜置入十二指肠内，既能在解剖上阻挡食物与肠粘膜的接触，又能在生理上不影响肠粘膜细胞的功能，可以由混合电纺或/和多层电纺或/和芯-壳电纺或/和干法电纺得到，可以制备成减损伤、防脱落、免移除、抑反跳的治疗糖尿病与肥胖病的医疗器械。

Description

一种用静电纺制成的十二指肠内覆膜

技术领域

本发明涉及一种消化道内置可降解医疗器械，特别是涉及一种治疗糖尿病与肥胖病的十二指肠内覆膜。

背景技术

2011年3月，在美国纽约召开的第二届国际2型糖尿病介入治疗大会上，国际糖尿病联盟（IDF）首次发表声明，认为胃流转手术可用于治疗肥胖的2型糖尿病患者，并可减少糖尿病慢性并发症的发生与发展。（中国医药科学,2011,1(22):1-2）这种手术也可使患者的高血压、肥胖、血脂紊乱等并发症均有明显改善。（中国医药科学,2011,1(21):3-5）

但胃转流手术有临床风险，如死亡、肠梗阻、吻合口漏、肺栓塞、深静脉血栓、门静脉损伤、呼吸系统等。（中华糖尿病杂志,2011,3(3):205-208）

因此，在体置入十二指肠内覆膜治疗糖尿病与肥胖病，趋向替代上述“胃转流手术”。

但在考虑十二指肠内覆膜于解剖上显而易见地阻挡食物与肠粘膜接触的同时，不该忽视于生理上是否阻碍了肠粘膜细胞功能的深层隐含问题。

现有技术的发明专利“十二指肠套管及其输送器”（申请日2010年4月9日，授权公告日2012年1月11日）的“所述外套管的材料为弹性膜”，“如乳胶膜”，未阐述如何制备该膜。现有技术的实用新型专利“十二指肠-空肠内置套管”（申请日2010年12月6日，授权公告日2011年9月28日）的“软管由表面光滑、柔软致密的膜构成”，“为软质薄膜”，“优选材料为氟塑料”，也未阐述如何制备该膜。该两项现有技术均未提及制备的材料是否生物相容、是否为可降解。

现有技术的发明专利“一种用可降解生物相容材料制成的十二指肠内覆膜及应用”（申请日2012年5月5日，公布日2012年8月8日），其材料虽为可降解生物相容材料，但也未阐明如何经静电纺制备该膜。

现有技术的发明专利“高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法” （申请日2009年4月21日，授权公告日2011年8月31日），未提及应用，更未提及其可应用于医疗器械。

现有技术的发明专利“一种透气不透水聚氨酯纳米纤维膜的制备方法” （申请日2011年12月5日，公布日2012年6月27日），为多喷头的静电纺方法，虽提及了其可应用于“生物组织工程”，但无相关的实施例，更无使用静电纺制作十二指肠内覆膜的下位具体实施例。

现有技术的发明专利“一种内覆膜的医用支架及其制备方法”（申请日2011年11月19日，公布日2012年5月2日），将静电纺技术用于制作医用支架的内膜与外膜，其动机与效果、原因与结果和本发明完全不同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

现有技术的发明专利“十二指肠套管及其输送器”（申请日2010年4月9日，授权公告日2012年1月11日）的“所述外套管的材料为弹性膜”，“如乳胶膜”，未阐述如何制备该膜。现有技术的实用新型专利“十二指肠-空肠内置套管”（申请日2010年12月6日，授权公告日2011年9月28日）的“软管由表面光滑、柔软致密的膜构成”，“为软质薄膜”，“优选材料为氟塑料”，也未阐述如何制备该膜。该两项现有技术均未提及制备的材料是否生物相容、是否为可降解。本发明所述的十二指肠内覆膜全部部件均为生物相容性材料制备，即解决置入体内材料的生物相容性问题，减弱置入体内所产生的宿主反应；且置入体内后，可以经2个月-5年起在体内逐渐降解，可以制备成减损伤、防脱落、免移除、抑反跳的治疗糖尿病与肥胖病的医疗器械。

现有技术的发明专利“一种用可降解生物相容材料制成的十二指肠内覆膜及应用”（申请日2012年5月5日，公布日2012年8月8日），其材料虽为可降解生物相容材料，但也未阐明如何经静电纺制备该膜。现有技术的发明专利“高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法” （申请日2009年4月21日，授权公告日2011年8月31日），未提及应用，更未提及其可应用于医疗器械。现有技术的发明专利“一种透气不透水聚氨酯纳米纤维膜的制备方法” （申请日2011年12月5日，公布日2012年6月27日），为多喷头的静电纺方法，虽提及了其可应用于“生物组织工程”，但无相关的实施例，更无使用静电纺制作十二指肠内覆膜的下位具体实施例。现有技术的发明专利“一种内覆膜的医用支架及其制备方法”（申请日2011年11月19日，公布日2012年5月2日），将静电纺技术用于制作医用支架的内膜与外膜，其动机与效果、原因与结果和本发明完全不同。    

如上所述，胃流转手术尚可用于治疗肥胖的2型糖尿病患者，可使患者的高血压、肥胖、血脂紊乱等并发症均有明显改善，在体置入十二指肠内覆膜治疗糖尿病与肥胖病，尚属替代上述“胃转流手术”的趋向，但在考虑十二指肠内覆膜于解剖上显而易见地阻挡食物与肠粘膜接触的同时，不该忽视于生理上是否阻碍了肠粘膜细胞功能的深层隐含问题。肠道粘膜上皮细胞由吸收细胞、杯状细胞及潘氏细胞等组成，细胞间连接有紧密连接、缝隙连接、黏附连接及桥粒连接等。肠道粘膜上皮细胞及细胞间的连接构成了肠道的微生态环境及维持机体内环境稳定的一道重要屏障（包括机械、化学、生物及免疫屏障），如：吸收细胞侧面和质膜在近肠腔侧与相邻的细胞连接形成紧密连接复合体，只允许水分子和小分子水溶性物质有选择性通过；杯状细胞分泌粘液糖蛋白，可阻抑消化道中的消化酶和有害物质对上皮细胞的损害；潘氏细胞具有一定的吞噬细菌的能力，并可分泌溶菌酶、天然抗生素肽、人类防御素5和人类防御素6等。若只考虑于解剖上显而易见地阻挡食物与肠粘膜接触，而完全地密实地封盖肠粘膜表层，则肠粘膜有可能由于缺氧、酸中毒、氧自由基、炎性介质等众多深层的隐含因素而导致细胞损伤、坏死脱落、机械屏障破坏、通透性增加、加之伴随的肠内菌群失调、细菌与内毒素移位、肠粘膜及系膜内免疫组织炎性反应，有可能进一步损伤肠粘膜，增加肠通透性，促进细菌移位，从而形成恶性循环，最终可能导致SIRS（全身炎症反应综合征）甚至MODS（多器官功能障碍）。本发明所述的十二指肠内覆膜由静电纺技术制备，既能在解剖上阻挡食物与肠粘膜的接触，又能在生理上尽可能不影响肠粘膜细胞的功能。

 本发明的技术方案：

一种十二指肠内覆膜，所述的十二指肠内覆膜可以用生物相容材料经静电纺得到。

所述的十二指肠内覆膜，可以分为壶腹部与管状部，内覆膜的厚度可以为1μm-1mm。

所述的管状部的直径和长度与不同人群体内十二指肠及空肠相匹配，直径为10-60mm，长度与十二指肠匹配并可以延伸到与十二指肠接续的一段空肠，长度为80-700mm。

所述的壶腹部为喇叭状接续管状部的部分，壶腹部也可以是柱状的、球状的、腰鼓状的，高度为6mm-100mm，喇叭状接续管状部为渐进开放锐角，角度为5℃-45℃。其厚度、高度和角度与不同人群体相匹配。壶腹部外侧环绕带有锚钩的弹力丝。

所述的十二指肠内覆膜，可以由以下步骤得到：

设备与仪器：高压静电发生器，微量注射泵，1-10个喷丝头，滚轴或平板接收装置，纤维细度仪，旋转式粘度计，表面张力仪，电导率仪，数字化真空扫描电子显微镜，通风橱。

溶液配制：优化地，配制浓度为1wt%-35wt%的医用聚乳酸溶液，溶剂为三氯甲烷/乙醇的混合溶剂，体积配比为25/75(v/v)-100/0(v/v)；优化地，配制浓度为1wt%-45wt%的医用聚氨酯溶液，溶剂为二甲基亚砜。

工艺参数：优化地，纺丝电压10-36KV，推进速度0.1-3.5ml/h，接受距离10-28cm，针孔内径0.1-1mm。

电纺过程：磨平针头，通风橱内，注射器中注电纺溶液后固定在微量注射泵上，将高压静电发生器的输出电缆接到注射器前端的金属针头上，将接收装置接地，调整接收装置与毛细管间的距离，启动微量注射泵（调整注射泵流速），待毛细管口形成稳定的半球形液滴（泰勒锥）后逐渐加大电压，电纺纤维以无纺膜的形式收集在接收装置上。管状部可以用医用聚氨酯溶液电纺，壶腹部可以用医用聚乳酸溶液电纺，内覆膜的厚度可以为1μm-1mm。

溶液测定：25°C恒温水浴，旋转粘度计，选适当转子，测电纺溶液粘度，单位为厘泊（cP）；室温，表面张力仪，测溶液表面张力，单位为mN/m；室温，电导率仪，测溶液电导率，电导电极为铂黑电极，电极常数0.99，测量单位为mS/cm。

电纺纤维表征：剪裁样品成5×5cm小块，表面镀金，扫描电镜观察，用 Adobe Photoshop 9.0 对扫描电镜照片上的电纺纤维直径进行测量，量取照片上的所有纤维或同一根纤维不同部分，计算纤维平均直径和直径分布；材料试验机，测定结晶性能、表面接触角和力学性能。

所述的十二指肠内覆膜材料，透气性能可以为0.3-0.9cm³/cm²/s，透湿性能可以为28-42cmH₂O。

所述的十二指肠内覆膜材料，可以用聚乳酸、聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚醚砜、聚谷氨酸、聚乙烯醇、聚羟基丁酸酯、己内酯、聚己内酯、聚羟基丁酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、左旋聚丙交酯、重组蛛丝蛋白、氨基酸、聚己内酯、己内酰胺、羟基磷灰石、弹性蛋白、肝素、乙醇酸等不同高分子材料配制电纺溶液，进行共混改性以满足降解速度与降解周期、膜的弹性、膜的强度、比表面积与孔隙率及其他特定的需求。

所述的十二指肠内覆膜材料，可以由混合电纺或/和多层电纺或/和芯-壳电纺或/和干法电纺得到。

所述的十二指肠内覆膜，既能在解剖上阻挡食物与肠粘膜的接触，又能在生理上不影响肠粘膜细胞的功能。

所述的十二指肠内覆膜，可以制备成减损伤、防脱落、免移除、抑反跳的治疗糖尿病与肥胖病的医疗器械。

 本发明的有益效果：

提供一种可以用降解生物相容材料经静电纺得到的十二指肠内覆膜，该内覆膜置入十二指肠内，与现有技术（发明专利“十二指肠套管及其输送器”，实用新型专利“十二指肠-空肠内置套管”，发明专利“一种用可降解生物相容材料制成的十二指肠内覆膜及应用”）相比，本发明所述的十二指肠内覆膜不仅能在解剖上阻挡食物与肠粘膜的接触，又能在生理上不影响肠粘膜细胞的功能；制备的治疗糖尿病和肥胖病的医疗器械，可以减损伤、防脱落、免移除、抑反跳。

 具体实施方式

下面结合具体实例对本发明作进一步说明：

实施例1：

医用聚乳酸，溶剂为三氯甲烷/乙醇的混合溶剂，体积配比为45/55(v/v)，浓度为5wt%；医用聚氨酯，溶剂为二甲基亚砜，浓度为9wt%。电压16KV，推进速度0.4ml/h，接受距离14cm，针孔内径0.4mm。室温23°C，通风橱内，管状部用医用聚氨酯溶液电纺，壶腹部用医用聚乳酸溶液电纺。

实施例2：

医用聚乳酸，溶剂为三氯甲烷/乙醇的混合溶剂，体积配比为50/50(v/v)，浓度为6wt%；医用聚氨酯，溶剂为二甲基亚砜，浓度为7wt%。电压18KV，推进速度0.5ml/h，接受距离16cm，针孔内径0.3mm。室温25°C，通风橱内，管状部用医用聚氨酯溶液电纺，壶腹部用医用聚乳酸溶液电纺。

实施例3：

医用聚乳酸，溶剂为三氯甲烷/乙醇的混合溶剂，体积配比为45/55(v/v)，浓度为5wt%；医用聚氨酯，溶剂为二甲基亚砜，9wt%。电压19KV，推进速度0.4ml/h，接受距离14cm，针孔内径0.3mm。医用聚氨酯，溶剂为N-N-二甲基乙酰胺，浓度为20wt%，电压19KV，推进速度2.8ml/h，接受距离20cm，针孔内径0.3mm。室温24°C，通风橱内，内层用医用聚乳酸溶液电纺，外层用医用聚氨酯溶液电纺。

实施例4：

医用聚乳酸，溶剂为三氯甲烷/乙醇的混合溶剂，体积配比为45/55(v/v)，浓度为5wt%；配制浓度为9wt%的医用聚氨酯溶液，溶剂为二甲基亚砜。电压17KV，推进速度0.4ml/h，接受距离14cm，针孔内径0.3mm。医用聚氨酯，溶剂为四氢呋喃/二甲基甲酰胺，体积配比为50/50(v/v)，浓度为10wt%，电压25KV，推进速度2.8ml/h，接受距离25cm，针孔内径0.3mm。室温23°C，通风橱内，内层用医用聚乳酸溶液电纺，外层用医用聚氨酯溶液电纺。

实施例5：

     医用ε-聚己内酯，溶剂为三氯甲烷，浓度为12.5 wt%，电压15KV，距离接受距离20 cm，推进速度0.6ml/h，纺丝时间3h，心轴转速60Hz。医用聚乳酸，溶剂为三氯甲烷/二甲基甲酰胺，体积配比为80/20(v/v)，浓度为14 wt%，电压15 KV，接受距离20cm，推进速度1.8ml/h，纺丝时间1h，心轴转速180Hz。室温25°C，通风橱内，多层静电纺，外层为医用ε-聚己内酯，内层为医用聚乳酸。

实施例6：

    内管溶液为右旋糖酐，浓度为52 wt%的，外管溶液为聚乙二醇-b-聚（L-丙交酯-co-ε-己内酯），浓度为19 wt%，混合溶剂为三氯甲烷/三氟乙醇/N，N-二甲基甲酰胺，体积配比为58/36/6(v/v/v)，电压为13 kV，内管溶液流速为0.16ml/h，外管溶液流速为0.6ml/h，接收距离15 cm，室温25°C，通风橱内，同轴电纺。

实施例7：

医用ε-聚己内酯，溶剂为三氯甲烷，浓度为12.5 wt%，进一步浓缩为65 wt%。医用聚乳酸，溶剂为三氯甲烷/二甲基甲酰胺，体积配比为80/20(v/v)，浓度为14 wt%，进一步浓缩为75 wt%。喷丝头内管的内、外径分别为0.6和0.8mm，外管的内、外径分别为1.0和2.0mm。纺丝时，分别向内、外管中注入医用ε-聚己内酯和医用聚乳酸溶液，形成同轴纺丝液流。皮芯层纺丝液推进速度0.24ml/h，卷绕速度为１cm/s，接受距离10cm，室温25℃，通风橱内，同轴干法电纺。

实施例8：

    PEG400 0.5g，5ml生理盐水稀释，备用。健康SD大鼠，雄性，20只，体重231±16.72g，随机分2组，即静电纺十二指肠内覆膜置入组与未置入组。戊巴比妥纳50mg/kg ip，十二指肠内覆膜置入组，用推送器将静电纺十二指肠内覆膜置入十二指肠内，2组均腹部切开，接扎空肠起始端，抬高鼠胸部，用穿刺针将PEG400稀释液缓缓注入幽门下端，轻度充盈为度。注意术中护理。30min后，颈动脉取血，高效液相色谱法测PEG400。统计学处理所得数据采用SPSS 12.0统计软件包分析，组间采用方差分析，组内采用t检验，以p<0.05为差异有显著性意义。显示十二指肠内覆膜置入组，含量为0.42±0.13μg/ml，未置入组为5.15±0.66μg/ml，p<0.01。

实施例9：

健康SD大鼠，雄性，20只，体重209±12.43g，随机分2组，即静电纺十二指肠内覆膜置入组与未置入组。在置入10day后， 处死2组大鼠，取十二指肠，置3.7%多聚甲醛，固定；固定好的组织块流水彻底冲洗；上行梯度酒精脱水，二甲苯透明，石蜡浸蜡，石蜡包埋平整，修去两边余蜡；切片，置温水中展片，选完整、无皱摺切片，粘贴于载玻片上；置55℃恒温箱烤干切片上多余的水分和石蜡，脱蜡，下行梯度酒精；常规HE染色，上行梯度酒精脱水，二甲苯透明，中性树胶封片；每只大鼠取5张不连续切片，每张切片顺次取奇数视野，观察小肠粘膜及其20个绒毛。普通光学显微镜镜检，所检2组切片镜下绒毛基本正常，少量有局部绒毛顶端下间歇增宽，未检出明显绒毛顶端上皮剥离、脱落、破溃；未检出绒毛顶端破坏、上皮脱落，未检出固有膜崩溃，未检出溃疡及出血点。统计学处理所得数据采用SPSS 12.0统计软件包分析，组间采用方差分析，组内采用t检验，以p<0.05为差异有显著性意义；2组光镜下差异无显著性意义（p>0.05）。

实施例10：

    健康SD大鼠，雄性，12只，体重221±15.79g，随机分2组，即静电纺十二指肠内覆膜置入组与未置入组。在置入20day后， 处死2组大鼠，取十二指肠，置3.7%多聚甲醛，固定；固定好的组织块流水彻底冲洗；上行梯度酒精脱水，二甲苯透明，石蜡浸蜡，石蜡包埋平整，修去两边余蜡；切片，置温水中展片，选完整、无皱摺切片，粘贴于载玻片上；置55℃恒温箱烤干切片上多余的水分和石蜡，脱蜡，下行梯度酒精；常规HE染色，上行梯度酒精脱水，二甲苯透明，中性树胶封片；每只大鼠取5张不连续切片，每张切片顺次取奇数视野，观察小肠粘膜及其20个绒毛。透射电镜，8000倍，每例随机拍10张，透射电镜下未检出明显绒毛膜缩短、倒伏、绒毛吸收面积减小，肠粘膜细胞内线粒体基本完好， 未检出线粒体明显肿胀，未检出细胞核染色质浓缩、核碎裂， 未检出明显凋亡现象。图像处理软件为GATAN公司专用软件DigitalMicrograph，统计学处理所得数据采用SPSS 12.0统计软件包分析，组间采用方差分析，组内采用t检验，以p<0.05为差异有显著性意义；2组差异无显著性意义（p>0.05）。

    本发明未涉及部分包含相同的现有技术，或可以采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种十二指肠内覆膜，其特征在于可以用生物相容材料经静电纺得到，其特征包括既能在解剖上阻挡食物与肠粘膜的接触，又能在生理上不影响肠粘膜细胞的功能；所述的十二指肠内覆膜可以由以下步骤得到：（1）设备与仪器：高压静电发生器，微量注射泵，1-10个喷丝头，滚轴或平板接收装置，纤维细度仪，旋转式粘度计，表面张力仪，电导率仪，数字化真空扫描电子显微镜，通风橱；（2）溶液配制：配制浓度为1wt%-35wt%的医用聚乳酸溶液，溶剂为三氯甲烷/乙醇的混合溶剂，体积配比为25/75(v/v)-100/0(v/v)（3）工艺参数：纺丝电压10-36KV，推进速度0.1-3.5ml/h，接受距离10-28cm，针孔内径0.1-1mm；（4）电纺过程：磨平针头，通风橱内，注射器中注电纺溶液后固定在微量注射泵上，将高压静电发生器的输出电缆接到注射器前端的金属针头上，将接收装置接地，调整接收装置与毛细管间的距离，启动微量注射泵，调整注射泵流速，待毛细管口形成稳定的半球形液滴后逐渐加大电压，电纺纤维以无纺膜的形式收集在接收装置上；管状部可以用医用聚氨酯溶液电纺，壶腹部可以用医用聚乳酸溶液电纺。

2.根据权利要求1所述的十二指肠内覆膜，其特征在于所述的十二指肠内覆膜可以分为壶腹部与管状部，厚度可以为1μm-1mm，壶腹部外侧环绕带有锚钩的弹力丝。

3.根据权利要求1所述的十二指肠内覆膜，其特征在于可以由以下高分子材料配制电纺溶液：聚乳酸、聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚醚砜、聚谷氨酸、聚乙烯醇、聚羟基丁酸酯、己内酯、聚己内酯、聚羟基丁酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、左旋聚丙交酯、重组蛛丝蛋白、氨基酸、聚己内酯、己内酰胺、羟基磷灰石、弹性蛋白、肝素、乙醇酸。

4.根据权利要求1所述的十二指肠内覆膜，其特征在于可以由混合电纺或/和多层电纺或/和芯-壳电纺或/和干法电纺得到。

5.根据权利要求1所述的十二指肠内覆膜，可以制备成减损伤、防脱落、免移除、抑反跳的治疗糖尿病与肥胖病的医疗器械。