CN109847101B

CN109847101B - 一种组织工程尿道支架及其制备工艺

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Publication number: CN109847101B
Application number: CN201811652735.7A
Authority: CN
Inventors: 牛玉清; 夏慧敏; 刘国昌; 付铭; 伏雯
Original assignee: Guangzhou Women and Childrens Medical Center
Current assignee: Guangzhou Women and Childrens Medical Center
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: CN109847101A

Abstract

本发明公开了一种组织工程尿道支架及其制备工艺，涉及高分子材料技术领域，具体而言，该制备工艺能制得适合不同个体的组织工程尿道支架，且该制备工艺有利于规模化批量生产。其次，该制备工艺制备出的组织工程尿道支架具有良好的生物相容性、生物降解性以及生物力学性能，其微观多孔结构能够保证种子细胞的粘附和增殖，使组织工程尿道支架能够携带充足数量的种子细胞，适用于不同形式的尿道损伤，尤其是长段的尿道损伤修复。

Description

一种组织工程尿道支架及其制备工艺

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体而言，涉及一种组织工程尿道支架及其制备工艺。

背景技术

尿道支架置入术近年来得到了较大的发展。目前，临床上常用的方法是在尿道狭窄处放置组织工程尿道支架，将尿道狭窄或阻塞处撑开。这种支架是由不锈钢、合成纤维硅胶或镍钛合金制成的，可以通过膀胱镜放到尿道狭窄部位，使原来狭窄闭合的后尿道扩张起来，可使大多数排尿困难的病人在放置尿道支架后恢复排尿功能。

外伤、肿瘤和手术等因素导致的小儿尿道组织损伤和功能缺失是泌尿系统常见疾病，寻求理想的尿道缺损修补材料一直是人们研究的重点。

传统的尿道修复主要采用多种自体组织移植如口腔黏膜、肠道黏膜、阴茎阴囊皮瓣或会阴皮肤移植物来重建尿道。由于患者自体组织有限，这种方式存在供区损伤、手术时间延长、尿道生理功能恢复较差以及易发生并发症等缺点。

尿道是弹力性较强的排尿器官，由“内纵-外环”双层尿道平滑肌(UrothelialSmooth muscle cells，USMCs)构成的肌性管道，但USMSs是终未分化细胞，损伤后再生能力较差，故长段的尿道修复重建需要有足够的尿道平滑肌细胞进行吻合，而临床现有的治疗方法尚无法解决这一问题。

新型生物材料及组织工程新技术的飞速发展为长段尿道缺损疾病提供了一种新的治疗途径，组织工程支架材料不仅为种子细胞生长起到定位及定向的作用，还可以为新的再生组织提供机械支撑，使器官按照预定的结构生长，来引导组织工程器官的重建。

目前，应用于尿道重建的支架材料可大致归纳为三种：

(1)脱细胞基质(Acellular matrix，ADM)：这类材料为细胞外基质衍生材料，包括尿道细胞外基质(urethral extracellular matrix，UECM)、小肠黏膜下基质(smallintestinal matrix，SIS)和膀胱黏膜下脱细胞基质(bladder acellular matrix graft，BAMG)等，具有接近细胞外基质的网架结构、生物力学性能，而且含有一些内在生长因子，如成纤维细胞生长因子、血管内皮生长因子、转化生长因子β1和上皮生长因子，这些生长因子有利于细胞粘附生长和分化。

但是，这类材料的主要缺点在于各批次材料之间的蛋白含量不一，其网架结构如孔径大小和孔隙率尚不能完全符合尿道重建的需求，并且其孔径大小和孔隙率极难量化调节，由于这类材料多取自猪，在它们的实用性方面亦存在伦理方面和疾病传播的风险。

(2)天然高分子材料：这类材料为天然提取物如丝素蛋白、胶原蛋白疯，它们具有良好的细胞相容性，有利于种子细胞粘附、增殖和分化，但这类材料的生物力学性能较差，且难于塑形，各批次产品的生化性质存在较大的差异。由于这类材料在体内降解过快，种子细胞和宿主的自体细胞尚未生物相容而发生修复段尿道的挛缩；

(3)合成可降解高分子支架材料：这类材料为人工设计合成的生物大分子共聚物，包括聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚羟基乙酸(poly glycolic acid，PGA)及二者的共聚物聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)、聚己内酯(poly(ε-caprolactone)PCL)等。缺点是这类高分子材料均为疏水性聚酯材料，缺乏细胞识别信号，不利于种子细胞的粘附。

虽然上述两种高分子支架材料能够在短的尿道缺损的修复研究中，都证实了其在组织工程材料重建尿道的可行性，仍无法证实其对长段的尿道缺损能够进行无损伤修复重建。且这类组织工程组织工程尿道支架均存在种子细胞利用率低、且分布不均匀的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组织工程尿道支架的制备工艺，一方面，该制备工艺能制备适合不同个体的组织工程尿道支架，且制备工艺有利于规模化批量生产；另一方面，该制备工艺制备出的组织工程尿道支架具有良好的生物相容性、生物降解性以及生物力学性能，其微观多孔结构能够保证种子细胞的粘附和增殖，使组织工程尿道支架能够携带充足数量的种子细胞，适用于不同形式的尿道损伤，尤其是长段的尿道损伤修复。

本发明的另一目的在于提供一种组织工程尿道支架，其具有良好的生物生物相容性、可注射性、可降解性，能够有效地修复尿道损伤。

本发明是这样实现的：

一种组织工程尿道支架的制备工艺，其包括以下步骤：

第一电纺液的制备步骤：

将聚乳酸和第一溶剂混合后，室温溶解2～24h，得到第一电纺液(聚乳酸溶液，PLA溶液)。

具体地，在聚乳酸溶液中，聚乳酸的浓度为5％～12％。即聚乳酸的浓度可以在5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％以及12％中选择。聚乳酸可以为左旋或右旋的，聚乳酸的平均分子量为30000～500000，优选为300000。

第一溶剂可以为以下任一溶剂或多种溶剂的组合：氯仿、甲醇、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺，六氟异丙醇以及三氟乙醇。

第二电纺液的制备步骤：

将明胶和第二溶剂混合，室温溶解2～24h，得到第二电纺液(明胶溶液)。

具体地，在明胶溶液中，明胶的浓度为8％～14％。即明胶的浓度可以在8％、9％、10％、11％、12％、13％以及14％中选择。明胶选择平均分子量为50000～200000的明胶，优选为200000；明胶可以为猪源的、鱼源等动物明胶。

第二溶剂同第一溶剂，为氯仿、甲醇、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺，六氟异丙醇以及三氟乙醇等有机溶剂中的一种或多种组合。

组织工程尿道支架的制备步骤：

将上述制备的第一电纺液和第二电纺液通过同轴共纺静电纺丝的方式或多通道静电纺丝的方式制备纳米纤维组织工程尿道支架。

进一步地，组织工程尿道支架由3～5层管状纳米纤维环绕组成，具体地，组织工程尿道支架可以由2层明胶溶液静电纺丝以及1层聚乳酸溶液静电纺丝混纺制得；或2层明胶溶液静电纺丝以及2层聚乳酸溶液静电纺丝混纺；或3层明胶溶液静电纺丝以及2层聚乳酸溶液静电纺丝混纺；或2层明胶溶液静电纺丝以及3层聚乳酸溶液静电纺丝混纺。

进一步地，在静电纺丝制备组织工程尿道支架的过程中，第一电纺液与第二电纺液的流速均为3～5mL/h。具体地，第一电纺液和第二电纺液的流速可以为3.0mL/h、3.5mL/h、4mL/h、4.5mL/h或5mL/h。

种子细胞的接种步骤：

将种子细胞接种于制备的组织工程尿道支架上，种子细胞为以下一种或多种细胞：上皮细胞、平滑肌细胞或干细胞。种子细胞的接种方式为以下一种或多种方式：旋转、平铺和斡旋方式。通过上述接种方式，可以在组织工程尿道支架的纤维管内壁、管壁以及外壁上接种充足数量的种子细胞。以用于尿道缺损修复，尤其是针对雄性动物的先天性疾病或后天获得性尿道损伤的疾病。

此外，本发明实施例还提供一种组织工程尿道支架，其由上述制备工艺制得。

进一步地，组织工程尿道支架由3～5层纳米纤维管(PLA纤维管、明胶纤维管)组成，具体地，组织工程尿道支架的长度为30～100mm，内径为1.5～5.0mm，外径为1.75～10mm。优选地，组织工程尿道支架的长度为30～100mm，内径为1.5～3.0mm，外径为1.75～3.5mm。

进一步地，PLA纤维管与明胶纤维管的管径为2～10nm，优选为6nm。

进一步地，组织工程尿道支架的孔径为5～15μm，优选为10μm，孔隙率为88％～92.5％。

进一步地，组织工程尿道支架的拉伸强度为40～200Mpa，断裂伸长率为10～45％，弹性模量为500～1500Mpa。

本发明具有以下有益效果：

本发明实施例提供了一种组织工程尿道支架的制备工艺，一方面，该制备工艺能制得适合不同个体的组织工程尿道支架，且该制备工艺有利于规模化批量生产；另一方面，该制备工艺制备出的组织工程尿道支架具有良好的生物相容性、生物降解性以及生物力学性能，其微观多孔结构能够保证种子细胞的粘附和增殖，使组织工程尿道支架能够携带充足数量的种子细胞，适用于不同形式的尿道损伤，尤其是长段的尿道损伤修复。

此外，本发明实施例还提供了一种组织工程尿道支架，其具有良好的生物生物相容性、可注射性、可降解性，能够有效地修复尿道损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1本发明实施例1中的管状组织工程组织工程尿道支架的横截面的扫描电镜(SEM)和激光共聚焦显微(CLSM)图；其中，图1A为组织工程尿道支架的SEM图，图1B为组织工程尿道支架的CLISM图，图1C为组织工程尿道支架内壁上的上皮细胞层；图1D为组织工程尿道支架壁间及外壁上的平滑肌细胞层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种组织工程尿道支架的制备工艺，其包括以下步骤：

第一电纺液的制备步骤：

第一溶剂为三氯甲烷和甲醇混合溶剂，三氯甲烷与甲醇的体积混合比为3∶1；将0.7gPLA与10mL第一溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到PLA溶液，室温充分溶解过夜。PLA的平均分子量为200000。

第二电纺液的制备步骤：

第二溶剂为三氯甲烷和甲醇混合溶剂，三氯甲烷与甲醇的体积混合比为3∶1；将1.0g明胶与10mL第二溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到明胶溶液，室温充分溶解过夜。明胶的平均分子量为150000。

组织工程尿道支架的制备步骤：

将10％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导向插入7％PLA溶液中，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，700rpm，6～8h以接收装置接收产物；

然后，将7％PLA溶液(第一电纺液)加入另一个10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入7％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，1000rpm，12～18h以相同的接收装置接收产物；

最后，将10％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入7％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，700rpm，8～12h以接收产物；

采用同轴共纺的方式，制备由3层纤维管组成的组织工程尿道支架，注射器推注流量设定为3.5mL/h，即第一电纺液与第二电纺液的流速为3.5mL/h，整个过程均在室温下进行，制备成的PLA/明胶纳米纤维组织工程尿道支架(组织工程尿道支架)，置真空干燥器内干燥3天。采用12kGyCo⁶⁰将组织工程尿道支架辐射灭菌后，置于无菌培养皿中，用封口膜封口备用。

组织工程尿道支架为弹性管状支架，在本实施例中，支架长90mm，内径1.8mm，外径2mm，管壁厚0.2mm。

种子细胞的接种步骤：

采用无菌眼科手术剪沿管壁剪开获得PLA/明胶纳米纤维膜，将此PLA/明胶纳米纤维膜内层平铺于60mm²培养皿中。

将体外扩增培养的上皮细胞离心收集，弃上清，用1mL上皮细胞培养液重悬细胞，轻轻吹打获得单细胞悬液，沿PLA/明胶纳米纤维膜以旋转、平铺以及斡旋方式接种1×10⁸个上皮细胞。

当上皮细胞与PLA/明胶纳米纤维膜共孵育48、72以及96h时，随机取出一组培养皿，弃掉培养液，PBS洗3次，胰酶消化，离心收集细胞，弃上清，使用流式细胞仪增殖试剂重悬细胞，轻轻混匀。室温避光孵育20min，随后至于冰浴中，随机进行流式细胞仪检测。

于共孵育第5天，随机取出一组，借助激光共聚焦显微镜(CLSM)进行荧光免疫组织化学鉴定上皮细胞表面特异标志AE/AE3的表达；然后经乙醇逐级脱水口，采用SEM观察“鹅卵石”样上皮细胞在PLA/明胶支架管上的形态，请参照附图1A。确定PLA/明胶纳米纤维支架内壁上皮细胞及其细胞外基质(ECM)中的胶原纤维(CF)层完全与PLA/明胶支架管的内层融合。

同样的方法将体外扩增的平滑肌细胞接种于PLA/明胶支架的中间层和外层的两侧；于培养后第5天，随机取出一组培养皿，借助CLSM进行免疫荧光鉴定平滑肌细胞表面相关标志α-SMA的表达，请参照附图1B、1C以及1D；经乙醇逐级脱水后，同时采用SEM观察PLA/明胶支架管上“纺锤状”平滑肌细胞形态。

待PLA/明胶纳米纤维支架内壁平滑肌细胞及其ECM中的胶CF层完全与PLA/明胶支架管的外层融合后，将其余各层PLA/明胶纳米纤维支架用无菌生物胶粘剂沿剪开处黏合，获得组织工程化PLA/明胶尿道管型支架移植体，置于60mm²培养皿中封口备用。

实施例2

本实施例提供一种组织工程尿道支架的制备工艺，大致与实施例1提供的制备工艺相同，区别在于参数的不同，区别如下：

第一电纺液的制备步骤：

第一溶剂为六氟异丙醇和三氟乙醇混合溶剂，六氟异丙醇和三氟乙醇的体积混合比为3∶1；将0.8g PLA与10mL第一溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到PLA溶液，室温充分溶解4h。

第二电纺液的制备步骤：

第二溶剂为六氟异丙醇和三氟乙醇混合溶剂，六氟异丙醇和三氟乙醇的体积混合比为3∶1；将11.1g明胶与10mL第二溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到明胶溶液，室温充分溶解4h。

组织工程尿道支架的制备步骤：

将11％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导向插入8％PLA溶液中，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至15kV，距针头15cm，700rpm，6～8h以接收装置接收产物；

然后，将8％PLA溶液(第一电纺液)加入另一个10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入8％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，1000rpm，12～18h以相同的接收装置接收产物；

最后，将11％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入8％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，700rpm，8～12h以接收产物；

采用同轴共纺的方式，制备由3层纤维管组成的组织工程尿道支架，注射器推注流量设定为4.0mL/h，即第一电纺液与第二电纺液的流速为4.0mL/h，整个过程均在室温下进行，制备成的PLA/明胶纳米纤维组织工程尿道支架(组织工程尿道支架)，置真空干燥器内干燥3天。将组织工程尿道支架辐射灭菌后，置于无菌培养皿中，用封口膜封口备用。

组织工程尿道支架为弹性管状支架，在本实施例中，支架长80mm，内径2mm，外径2.5mm，管壁厚0.5mm。

种子细胞的接种步骤同实施1，不再赘述。

实施例3

本实施例提供一种组织工程尿道支架的制备工艺，与实施例1、2提供的制备工艺大致相同，区别在于参数的不同，区别如下：

第一电纺液的制备步骤：

第一溶剂为四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂，四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺的体积混合比为3∶1；将0.9g PLA与10mL第一溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到PLA溶液，室温充分溶解4h。

第二电纺液的制备步骤：

第二溶剂为四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂，四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺的体积混合比为3∶1；将1.2g明胶与10mL第二溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到明胶溶液，室温充分溶解4h。

组织工程尿道支架的制备步骤：

将12％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导向插入9％PLA溶液中，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至13.7kV，距针头15cm，700rpm，6～8h以接收装置接收产物；

然后将9％PLA溶液(第一电纺液)加入另一个10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入9％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至15kV，距针头15cm，1000rpm，12～18h以相同的接收装置接收产物；

最后，将12％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入9％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至15kV，距针头15cm，700rpm，8～12h以接收产物；

采用同轴共纺的方式，制备由3层纤维管组成的组织工程尿道支架，注射器推注流量设定为3.8mL/h，即第一电纺液与第二电纺液的流速为3.8mL/h，整个过程均在室温下进行，制备成的PLA/明胶纳米纤维组织工程尿道支架(组织工程尿道支架)，置真空干燥器内干燥3天。将组织工程尿道支架辐射灭菌后，置于无菌培养皿中，用封口膜封口备用。

组织工程尿道支架为弹性管状支架，在本实施例中，支架长70mm，内径2.5mm，外径3.0mm，管壁厚0.5mm。

种子细胞的接种步骤同实施1，不再赘述。

实施例4

本实施例提供一种组织工程尿道支架的制备工艺，与实施例1～3提供的制备工艺大致相同，区别在于参数的不同，区别如下：

第一电纺液的制备步骤：

第一溶剂为氯仿和N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂，氯仿和N，N-二甲基甲酰胺的体积混合比为3∶1；将1.0g PLA与10mL第一溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到PLA溶液，室温充分溶解6h。

第二电纺液的制备步骤：

第二溶剂为氯仿和N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂，氯仿和N，N-二甲基甲酰胺的体积混合比为3∶1；将1.2g明胶与10mL第二溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到明胶溶液，室温充分溶解6h。

组织工程尿道支架的制备步骤：

将12％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导向插入10％PLA溶液中，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至13.7kV，距针头15cm，800rpm，6～8h以接收装置接收产物；

然后，将10％PLA溶液(第一电纺液)加入另一个10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入10％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至14kV，距针头15cm，1200rpm，12～18h以相同的接收装置接收产物；

最后，将12％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入9％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至15kV，距针头15cm，800rpm，8～12h以接收产物；

组织工程尿道支架为弹性管状支架，在本实施例中，支架长75mm，内径2.6mm，外径3.0mm，管壁厚0.4mm。

种子细胞的接种步骤同实施1，不再赘述。

实施例5

本实施例提供一种组织工程尿道支架的制备工艺，与实施例1～4提供的制备工艺大致相同，区别在于参数的不同，区别如下：

第一电纺液的制备步骤：

第二电纺液的制备步骤：

组织工程尿道支架的制备步骤：

将12％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头处连接一个4～8针头的多通道装置，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导向插入10％PLA溶液中，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至13.7kV，距针头15cm，800rpm，2～4h以接收产物；

然后将10％PLA溶液(第一电纺液)加入另一个10mL注射器针筒内，针头处连接一个4～8针头的多通道装置，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入10％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至16kV，距针头15cm，1200rpm，7～12h以相同的接收装置接收产物；

最后，将12％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入9％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至15kV，距针头15cm，800rpm，3～6h以接收产物；

采用多通道静电共纺的方式，制备组织工程尿道支架，注射器推注流量设定为3.8mL/h，即第一电纺液与第二电纺液的流速为3.8mL/h，整个过程均在室温下进行，制备成的PLA/明胶纳米纤维组织工程尿道支架(组织工程尿道支架)，置真空干燥器内干燥3天。将组织工程尿道支架辐射灭菌后，置于无菌培养皿中，用封口膜封口备用。

组织工程尿道支架为弹性管状支架，在本实施例中，支架长100mm，内径2.6mm，外径3.0mm，管壁厚0.4mm。

种子细胞的接种步骤同实施1，不再赘述。

实施例6

本实施例提供一种组织工程尿道支架的制备工艺，与实施例1～5提供的制备工艺大致相同，区别在于参数的不同，区别如下：

第一电纺液的制备步骤：

第二电纺液的制备步骤：

组织工程尿道支架的制备步骤：

将12％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头处连接一个4～8针头的多通道装置，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导向插入9％PLA溶液中，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至13.7kV，距针头15cm，700rpm，2～3h以接收产物；

然后，将9％PLA溶液(第一电纺液)加入另一个10mL注射器针筒内，针头处连接一个4～8针头的多通道装置，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入9％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至15kV，距针头15cm，1000rpm，4～6h以相同的接收装置接收产物；

最后，将12％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入9％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至15kV，距针头15cm，700rpm，3～6h以接收产物；

种子细胞的接种步骤同实施1，不再赘述。

实施例7

第一电纺液的制备步骤：

第二电纺液的制备步骤：

第二溶剂为六氟异丙醇和三氟乙醇混合溶剂，六氟异丙醇和三氟乙醇的体积混合比为3∶1；将1.1g明胶与10mL第二溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到明胶溶液，室温充分溶解4h。

组织工程尿道支架的制备步骤：

将11％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头处连接一个4～8针头的多通道装置，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导向插入8％PLA溶液中，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至15kV，距针头15cm，700rpm，2～3h以接收产物；

然后将8％PLA溶液(第一电纺液)加入另一个10mL注射器针筒内，针头处连接一个4～8针头的多通道装置，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入8％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，1000rpm，5～10h以相同的接收装置接收产物；

最后，将11％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入8％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，700rpm，2～4h以接收产物；

采用多通道静电共纺的方式，制备组织工程尿道支架，注射器推注流量设定为4.0mL/h，即第一电纺液与第二电纺液的流速为4.0mL/h，整个过程均在室温下进行，制备成的PLA/明胶纳米纤维组织工程尿道支架(组织工程尿道支架)，置真空干燥器内干燥3天。将组织工程尿道支架辐射灭菌后，置于无菌培养皿中，用封口膜封口备用。

组织工程尿道支架为弹性管状支架，在本实施例中，支架长85mm，内径1.8mm，外径2.2mm，管壁厚0.3mm。

种子细胞的接种步骤同实施1，不再赘述。

实施例8

本实施例提供一种组织工程尿道支架的制备工艺，与实施例1～7提供的制备工艺大致相同，区别在于参数的不同，区别如下：

第一电纺液的制备步骤：

第一溶剂为三氯甲烷和甲醇混合溶剂，三氯甲烷和甲醇的体积混合比为3∶1；将0.7g PLA与10mL第一溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到PLA溶液，室温充分溶解过夜。

第二电纺液的制备步骤：

第二溶剂为三氯甲烷和甲醇混合溶剂，三氯甲烷和甲醇的体积混合比为3∶1；将1.0g明胶与10mL第二溶剂在50mL的单口烧瓶中混合得到明胶溶液，室温充分溶解过夜。

组织工程尿道支架的制备步骤：

将10％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头处连接一个8针头的多通道装置，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导向插入7％PLA溶液中，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，700rpm，2～3h以接收产物；

然后将7％PLA溶液(第一电纺液)加入另一个10mL注射器针筒内，针头处连接一个8针头的多通道装置，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入7％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，1000rpm，6～10h以相同的接收装置接收产物；

最后，将10％明胶溶液(第二电纺液)加入一10mL注射器针筒内，针头内径约0.46mm，将高压电源阳极导线插入7％PLA溶液，阴极连接一接地旋转芯轴，电压调至20kV，距针头15cm，700rpm，3～6h以接收产物；

采用多通道静电共纺的方式，制备组织工程尿道支架，注射器推注流量设定为3.5mL/h，即第一电纺液与第二电纺液的流速为3.5mL/h，整个过程均在室温下进行，制备成的PLA/明胶纳米纤维组织工程尿道支架(组织工程尿道支架)，置真空干燥器内干燥3天。将组织工程尿道支架辐射灭菌后，置于无菌培养皿中，用封口膜封口备用。

组织工程尿道支架为弹性管状支架，在本实施例中，支架长65mm，内径1.8mm，外径2.2mm，管壁厚0.3mm。

种子细胞的接种步骤同实施1，不再赘述。

对比例1

验证实施例1提供的制备工艺制备的组织工程尿道支架的性能。

采用实施例1提供的制备工艺制备的组织工程尿道支架以及现有技术制备的组织工程尿道支架对比，测试组织工程尿道支架的性能，测试结果如下：

表1测试结果

由表1可知，相较于现有技术，本发明实施例提供的组织工程尿道支架具有更好的拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量以及孔隙率，能够携带充足的种子细胞。

本发明实施例提供了一种组织工程尿道支架的制备工艺，一方面，该制备工艺能制得适合不同个体的组织工程尿道支架，且制备工艺有利于规模化批量生产；另一方面，该制备工艺制备出的组织工程尿道支架具有良好的生物相容性、生物降解性以及生物力学性能，其微观多孔结构能够保证种子细胞的粘附和增殖，使组织工程尿道支架能够携带充足数量的种子细胞，适用于不同形式的尿道损伤，尤其是长段的尿道损伤修复。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种组织工程尿道支架的制备工艺，其特征在于，其包括以下步骤：

将第一电纺液和第二电纺液通过同轴共纺静电纺丝的方式或多通道静电纺丝的方式制备组织工程尿道支架；

所述第一电纺液为聚乳酸溶液，所述第二电纺液为明胶溶液；

第一电纺液的制备步骤：将聚乳酸和第一溶剂混合后，室温溶解4~6h；

第二电纺液的制备步骤：将明胶和第二溶剂混合，室温溶解4~6h；

所述聚乳酸溶液的浓度为9%~10%，所述明胶溶液的浓度为12%；

在静电纺丝制备组织工程尿道支架的过程中，第一电纺液的流速与所述第二电纺液的流速均为3~3.8mL/h。

2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，

所述第一溶剂和所述第二溶剂为以下一种或多种溶剂：氯仿、甲醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺，六氟异丙醇以及三氟乙醇。

3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，在所述聚乳酸溶液中，聚乳酸的分子量为30000~500000，在所述明胶溶液中，明胶的分子量为50000~200000。

4.根据权利要求1~3任一项所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括将种子细胞接种于所述组织工程尿道支架上；

所述种子细胞为以下一种或多种细胞：上皮细胞、平滑肌细胞或干细胞。

5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，所述种子细胞的接种方式为以下一种或多种方式：旋转、平铺和斡旋方式。

6.一种组织工程尿道支架，其特征在于，其由权利要求1~5任一项所述的制备工艺制得。

7.根据权利要求6所述的组织工程尿道支架，其特征在于，所述组织工程尿道支架的长度为30~100mm，内径为1.5~5.0mm，外径为1.75~10mm。

8.根据权利要求6或7所述的组织工程尿道支架，其特征在于，所述组织工程尿道支架的孔隙率为91%~92.5%。