CN112118806A - 利用细胞空间分布以调节组织生长的多层支架设计 - Google Patents

Abstract

一种多层支架装置，其包括腔体电纺层，所述腔体电纺层构造成提供合适的环境以在支架上诱导上皮形成；外部电纺层，所述外部电纺层位于所述腔体电纺层的径向外部并构造成诱导非上皮组织形成；以及至少一个中间层，所述中间层插入在所述腔体电纺层与所述外部电纺层之间，所述中间层构造成组织相应的上皮组织和所述非上皮组织的形成。

Description

利用细胞空间分布以调节组织生长的多层支架设计

相关申请

本申请要求于2018年3月16日提交的美国临时专利申请62/644,318的优先权和权益，其全部公开内容通过引用合并于本文。

技术领域

本公开内容涉及多层支架设计。更具体地，本公开内容涉及可用于调节管状器官例如食道中的组织生长的多层支架。

背景技术

食道是连接咽和胃，供食物通过的管道。2016年，据估计有16910例新的食道癌病例，导致美国约15690人死亡。另外，先天缺陷(如食道闭锁)或胃食管反流疾病(如巴雷特食管)的并发症需要手术干预。食道癌通常需要通过食道切除术切除食道的受损部分。在手术过程中，切除患病组织，并使用胃、空肠或结肠来重建食道。食道闭锁也可能需要进行这样的手术。例如吻合口漏，心肺并发症和感染之类的疾病导致中位生存期为13到19个月。组织工程化的管状移植物可作为一种替代策略，因为它们可以代替切除的食道组织，从而恢复食道的完整性和连续性同时减少并发症的发生。

食道由四个层组成：粘膜、粘膜下层、固有肌层和外膜。粘膜是一种非角质化的鳞状上皮，覆盖食道的内表面，其上皮产生粘液分泌物，有助于润滑摄入的食物。粘膜下层还含有腺体，这些腺体释放出重要的分泌物用于清除食道和提高组织对酸的抵抗力。由横纹肌和平滑肌组成的固有肌层可确保运动功能。平滑肌收缩和松弛(蠕动)的顺序将单次剂量和液体推入胃中。因此，要完全重建食道的结构和功能，应将重点放在实现细胞的空间组织上，以促进食道组织层的恢复。

目前已经考虑了几种方法来形成组织工程化的食道。以前的研究使用胶原片、聚乙醇酸网和硅网。然而，这些研究集中于构建上皮层，并且缺乏食道的多组织分层结构。其他研究旨在通过结合上皮和平滑肌组织的培养片来构建复合混合组织，但是该方法不适合广泛的临床应用，因为它具有分层的风险。此外还考虑了多层食管支架，采用热诱导相分离(TIPS)技术或几种材料和技术的组合，以聚(L-丙交酯-己内酯)(PLLC)制成。然而，这些支架仅接种一种细胞类型，从而限制了多个组织层的再生能力。设计可容纳多个细胞群的单一支架具有挑战性。

治疗管状器官(例如食道)的各种疾病可能需要切除受损部分。当前的护理标准要求用胃或肠代替食道。这种手术的死亡率和发病率很高。因此，需要使用替代导管。

过去，已经有建议使用尸体衍生的管状结构。还建议使用由可以整合到正在发育的细胞材料中的可生物吸收的材料组成的材料。

迄今为止，实现组织再生和器官再生的能力是有限的且困难的。希望提供一种可移除的结构，该结构可以被定位成靠近管状器官(例如食道)的吻合口或期望的目标区域并促进天然组织有组织地生长。

发明内容

本文公开了多层支架装置的实施方式，其包括腔体电纺层，所述腔体电纺层构造成提供合适的环境以在支架上诱导上皮形成；外部电纺层，所述外部电纺层位于所述腔体电纺层的径向外部并构造成诱导非上皮组织形成；以及至少一个中间层，所述中间层插入在所述腔体电纺层与所述外部电纺层之间，所述中间层构造成组织相应的上皮组织和所述非上皮组织的形成。

附图说明

结合附图并依据以下详细描述可以最好地理解本公开内容。需要强调的是，根据惯例，附图的各个特征未按比例绘制。相反，为了清楚起见，各个特征的尺寸被任意扩大或缩小。

图1是其上接种有细胞的多层支架的实施方案的一部分的截面图；

图2是本文公开的多层支架的实施方案的透视图；

图3是图2的支架的截面的扫描电镜图(SEM)，放大比例尺为100μm；

图4是如本文所公开构造的单层支架的截面的扫描电镜图(SEM)，其具有窄孔构型，放大比例尺为100μm；

图5是如本文所公开构造的单层支架的截面的扫描电镜图(SEM)，其具有宽孔构型，放大比例尺为100μm；

图6是来自图2的支架的腔体的代表性SEM图像，比例尺为20μm；

图7是来自图2的支架的外部的代表性SEM图像，比例尺为20μm；

图8是来自图4的支架的腔体的代表性SEM图像，比例尺为20μm；

图9是来自图4的支架的外部的代表性SEM图像，比例尺为20μm；

图10是来自图5的支架的腔体的代表性SEM图像，比例尺为20μm；

图11是来自图5的支架的外部的代表性SEM图像，比例尺为20μm；

图12是图2、图4和图5的支架的纤维直径的图示，量度以灰色表示腔体，白色表示外部(平均值+/-SEM，*ANOVA p<0.01)；

图13是使用实验和理论方法从汞孔隙率法(灰色柱)和理论模型(白色柱)方法得到的电纺单层支架的平均孔径的图示。平均值±SEM。孔隙率法中的*ANOVA p<0.01。方法之间的*ANOVAp<0.01；

图14是电纺支架的负载-延伸曲线的图示，其中平曲线对应于多层支架，而单层支架与虚线曲线相关联(短虚线是窄孔支架，长虚线是宽孔支架)；

图15A是图4所示的实施例中SMC在一天和七天后的生存力评估的荧光图像；

图15B是图4所示的实施例中SMC在一天和七天后的渗透力评估的荧光图像；

图16A是图5所示的实施例中SMC在一天和七天后的生存力评估的荧光图像；

图16B是图5所示的实施例中SMC在一天和七天后的渗透力评估的荧光图像；

图17A是图4所示的实施例中MSC在一天和七天后的生存力评估的荧光图像；

图17B是图4所示的实施例中SMC在一天和七天后的渗透力评估的荧光图像；

图18A是图5所示的实施例中SMC在一天和七天后的生存力评估的荧光图像；

图18B是图5所示的实施例中SMC在一天和七天后的渗透力评估的荧光图像；和

图19是在一天和七天后活细胞占据的空间大小的图形表示。

具体实施方式

治疗各种管状器官疾病(例如食道疾病)可能需要切除受损的管状器官部分。当前的护理标准要求用胃或肠代替食道。这种手术的死亡率和发病率很高。因此，需要使用替代导管。允许食道组织再生的组织工程化方法将具有重要的临床应用意义。本公开内容提出了一种细胞接种的合成支架的实施方案，该支架可以用来替代切除的管状器官的一部分(例如患者的食道)，并诱导组织再生。本公开内容还提出了一种多层支架装置，其包括腔体电纺层，外部电纺层和至少一个中间层，该中间层插入在腔体层和外部电纺层之间，可以在该外部电纺层上接种细胞从而使得在腔体层上接种的细胞数与在该外部层上接种的细胞数不同。

在所公开的方法和装置中，本文所公开的多层支架装置的各种实施方式可以接种合适的细胞材料以促进细胞集落的建立和生长，所述细胞集落可以粘附至多层支架的各个表面。如本文公开的细胞接种的支架可以代替食道或其他管状器官的切除部分。据发现，用如本文所公开的支架替换可出乎意料地诱导组织重新生长，生成功能性器官，例如食道。诱导的再生长包括两个组织层，据信这对所得管状器官的最终功能很重要，即再生器官腔体表面上的上皮和再生器官外表面上的肌肉层，得到具有两个组织层的生物工程化的管状器官(例如食道)。

本文公开的多层支架装置10包括腔体电纺层12和外部电纺层14。每个层12，14分别包括连续或间断的电纺聚合物纤维13，15，其分别以接触关系取向并形成或限定具有宽孔径的孔，这些孔会促进在各腔体电纺层12上的间充质干细胞(MSC)以及在外部电纺层14上的平滑肌细胞(SMC)的渗透和增殖。在图1中描绘了非限制性示意图。

通过中间层16将腔体电纺层12与外部电纺层14分开，中间层16的特征在于其孔径小于腔体电纺层12和外部电纺层14的孔径。必要时或需要时，中间层16可以是电纺的。还可以想到的是，可以通过电纺，调节溶液和工艺参数来获得相应的孔径。这样，所得到的支架证明得到了具有明显的微观结构和良好的机械完整性的三个集成层。多层支架中分离的单层组成部分的体外验证可支持促进组织再生所需的细胞空间分布。

在本文公开的多层支架10的某些实施方案中，腔体电纺层12由至少一种细长的聚合物电纺纤维13组成。腔体电纺层12中的至少一种细长的电纺纤维13具有第一端和与第一端相对的第二端和位于第一端和第二端之间的中间区域。细长的电纺聚合物纤维的取向使得在电纺纤维13的中间区域上限定出不同位置之间的多个接触点。可以想到的是，腔体电纺层12中的电纺纤维13可以构造成覆盖自身并限定多层电纺聚合物材料。

在某些实施方式中，用于腔体层12的电纺纤维的纤维直径可以在1.0μm至25.0μm之间；在1.0μm至20.0μm之间；在1.0μm至15.0μm之间；在1.0μm至10.0μm之间；在1.0μm至9.0μm之间；在1.0μm至8.0μm之间；在1.0μm至7.0μm之间；在1.0μm至6.0μm之间；在1.0μm至5.0μm之间；在1.0μm至4.0μm之间；在1.0μm至3.0μm之间；在1.0μm至2.0μm之间；在2.0μm至25.0μm之间；在2.0μm至20.0μm之间；在2.0μm至15.0μm之间；在2.0μm至10.0μm之间；在1.0μm至9.0μm之间；在2.0μm至8.0μm之间；在2.0μm至7.0μm之间；在2.0μm至6.0μm之间；在2.0μm至4.0μm之间；在2.0μm至3.0μm之间；在3.0μm至20.0μm之间；在3.0μm至15.0μm之间；在3.0μm至10.0μm之间；在3.0μm至9.0μm之间；在3.0μm至8.0μm之间；在3.0μm至7.0μm之间；在3.0μm至6.0μm之间；在3.0μm至5.0μm之间；在3.0μm至4.0μm之间；在4.0μm至25.0μm之间；在4.0μm至20.0μm之间；在4.0μm至15.0μm之间；在4.0μm至10.0μm之间；在4.0μm至9.0μm之间；在4.0μm至8.0μm之间；在4.0μm至7.0μm之间；在4.0μm至6.0μm之间；在4.0μm至5.0μm之间；在5.0μm至25.0μm之间；在5.0μm至20.0μm之间；在5.0μm至15.0μm之间；在5.0μm至10.0μm之间；在5.0μm至9.0μm之间；在5.0μm至8.0μm之间；在5.0μm至7.0μm之间；在5.0μm至6.0μm之间；在6.0μm至25.0μm之间；在6.0μm至20.0μm之间；在6.0μm至15.0μm之间；在6.0μm至10.0μm之间；在6.0μm至9.0μm之间；在6.0μm至8.0μm之间；在6.0μm至7.0μm之间；在7.0μm至25.0μm之间；在7.0μm至20.0μm之间；在7.0μm至15.0μm之间；在7.0μm至10.0μm之间；在10.0μm至25.0μm之间；在10.0μm至20.0μm之间；在10.0μm至18.0μm之间；在10.0μm至17.0μm之间；在10.0μm至16.0μm之间；在10.0μm至15.0μm之间；在10.0μm至14.0μm之间；在10.0μm至13.0μm之间；在10.0μm至12.0μm之间；在10.0μm至11.0μm之间；在11.0μm至25.0μm之间；在11.0μm至20.0μm之间；在11.0μm至18.0μm之间；在11.0μm至17.0μm之间；在11.0μm至16.0μm之间；在11.0μm至15.0μm之间；在11.0μm至14.0μm之间；在11.0μm至13.0μm之间；在11.0μm至12.0μm之间；在12.0μm至25.0μm之间；在12.0μm至20.0μm之间；在12.0μm至15.0μm之间；在12.0μm至15.0μm之间；在12.0μm至14.0μm之间；在12.0μm至13.0μm之间；在15.0μm至25.0μm之间；在15.0μm至23.0μm之间；在15.0μm至22.0μm之间；在15.0μm至21.0μm之间；在15.0μm至20.0μm之间；在15.0μm至18.0μm之间；在15.0μm至17.0μm之间；在15.0μm至16.0μm之间；在16.0μm至25.0μm之间；在16.0μm至20.0μm之间；在16.0μm至18.0μm之间；在16.0μm至17.0μm之间；在17.0μm至25.0μm之间；在17.0μm至22.0μm之间；在17.0μm至20.0μm之间；在17.0μm至19.0μm之间；在20.0μm至25.0μm之间；在20.0μm至24.0μm之间；在20.0μm至23.0μm之间；在20.0μm至22.0μm之间；在20.0μm至21.0μm之间。

用于腔体电纺层12中的电纺聚合物纤维13的中间区域的取向可以使得在电纺纤维的中间区域中的各个位置处的纤维之间存在多个接触点。可以将聚合物纤维电纺到合适的心轴上，使得所得的腔体电纺层可以每立方毫米(mm³)具有1000至1000000个接触点。在某些实施例中，接触点的数量可以在2000至1000000之间；在5000至1000000之间；在10000至1000000之间；在50000至1000000之间；在100000至1000000之间；在500000至1000000之间；在750000至1000000之间；在1000至750000之间；在2000至750000之间；在5000至750000之间；在10000至750000之间；在50000至750000之间；在100000至750000之间；在500000至750000之间；在1000至500000之间；在2000至500000之间；在5000至500000之间；在10000至500000之间；在50000至500000之间；在100000至500000之间；在250000至500000之间；在1000至250000之间；在2000至250000之间；在5000至250000之间；在5000至250000之间；在10000至250000之间；在50000至250000之间；在100000至250000之间；在1000至2000之间；在2000至5000之间；在2000至10000之间；在5000至10000之间。

多层支架中的腔体电纺层12包括向内取向的腔体表面17和靠近向内取向的腔体表面17并在向内取向的腔体表面17内的腔体层区域19。腔体电纺层12可以具有多个孔，例如限定在腔体电纺层12中的孔21。该孔21的平均孔径可以允许被引入与腔体电纺层接触的细胞粘附到电纺聚合物纤维上并跨越限定在其中的孔的一部分，形成与腔体电纺层12相关的细胞集落。

在某些实施方案中，多层支架10中的腔体电纺层12的平均孔径可大于10.0μm。在某些实施方案中，平均孔径可以在10.0μm至100.0μm之间；在10.0μm至75.0μm之间；在10.0μm至50.0μm之间，等等。

由腔体电纺层12中的聚合物电纺纤维13限定的孔可以是一端开口的孔21与通孔的组合，该通孔在它们之间连通并与腔体层用作输送通道。可以想到的是，当细胞材料被引入与腔体层12的向内取向的腔体表面19接触时，向内取向的腔体表面19的至少一部分将被相关的引入的细胞材料的细胞集落所占据。

在某些实施方案中，接种的细胞也可以驻留在腔体层12中限定的孔和空隙中。可以将接种的细胞引入空隙中，或者可以通过复制到孔和空隙中生长。因此，在某些实施方案中，必要时或需要时，第一细胞群可以包括粘附于向内取向的腔体表面的部分细胞和粘附于靠近向内取向的表面并在向内取向的表面内的腔体区域的部分细胞。在某些实施方案中，第一细胞群的部分粘附在腔体表面的40％至100％之间，而在其他实施方案中，第一细胞群的部分粘附在腔体表面的50％至100％之间；60％至100％之间；70％至100％之间；80％至100％之间；90％至100％之间；95％至100％之间。在某些实施方案中，粘附于靠近向内取向的表面并在向内取向的表面内的腔体区域的第一细胞群构成0至50％的腔体电纺层12。在其他实施方案中，粘附于靠近向内取向的表面并在向内取向的表面内的腔体区域的第一细胞群可以占该空间的1％至40％；1％至30％；1％至20％；1％至10％；1至5％；1％至4％；1％至3％；1％至2％。

在某些实施方案中，第一细胞群可以以梯度的形式存在于靠近向内取向的腔体表面并在向内取向的腔体表面内的腔体层区域中，其中第一细胞群中的细胞的比例随着与腔体电纺层12的向内取向的表面的距离增加而减小。

在某些实施方案中，用于使多层支架10细胞化的第一细胞群可以源自合适的来源，例如自体来源的细胞。在一些实施方案中，细胞是祖细胞或干细胞。在一些实施方案中，细胞获取自骨髓、脂肪形成组织、食道组织或其他合适的组织。在一些实施方案中，细胞可以获取自各种同种异体来源，包括但不限于例如羊水、脐带血等的来源。在一些实施方案中，细胞是间充质干细胞(MSC)。

在某些实施方案中，可以想到的是以适当的方式接种多层支架10，以将具有升高的间充质干细胞(MSC)浓度的第一细胞群引入与腔体电纺层12接触。在某些实施方案中，存在于腔体电纺层12上和/或中的第一细胞群中的间充质干细胞(MSC)的百分比可以大于40％；大于50％；大于75％。

多层支架装置10还可以包括外部电纺层14。在所示的实施方案中，外部电纺层14位于腔体电纺层12的径向外部。外部电纺层14被构造成诱导非上皮组织形成。外部电纺层14可具有向外取向的表面21和靠近该向外取向的表面21并在该向外取向的表面21内的区域23。

在本文公开的多层支架10的某些实施方案中，外部电纺层14由至少一种细长的聚合物电纺纤维25构成。在外部电纺层14中的至少一种细长的电纺聚合物纤维25具有第一端和与第一端相对的第二端以及位于第一端和第二端之间的中间区域。细长的电纺聚合物纤维25的取向使得在电纺纤维25的中间区域上限定不同位置之间的多个接触点。可以想到的是，外部电纺层14中的电纺纤维25可以被构造成覆盖本身，并限定多层电纺高分子材料。

在某些实施方案中，可以想到的是，在外部电纺层14中采用的电纺纤维可以具有与在腔体层12中采用的以及先前提出的尺寸相似的尺寸。

用于腔体电纺层14中的细长电纺聚合物纤维25的中间区域的取向可以使得在电纺纤维的中间区域中的各个位置处的纤维之间存在多个接触点。可以将聚合物纤维电纺到合适的心轴上，使得所得的外部电纺层14可以每立方毫米(mm³)具有1000至1000000个接触点。在某些实施方案中，接触点的数量可以在2000至1000000之间；在5000至1000000之间；在10000至1000000之间；在50000至1000000之间；在100000至1000000之间；在500000至1000000之间；在750000至1000000之间；在1000至750000之间；在2000至750000之间；在5000至750000之间；在10000至750000之间；在50000至750000之间；在100000至750000之间；在500000至750000之间；在1000至500000之间；在2000至500000之间；在5000至500000之间；在10000至500000之间；在50000至500000之间；在100000至500000之间；在250000至500000之间；在1000至250000之间；在2000至250000之间；在5000至250000之间；在5000至250000之间；在10000至250000之间；在50000至250000之间；在100000至250000之间；在1000至2000之间；在2000至5000之间；在2000至10000之间；在5000至10000之间。

多层支架10中的外部电纺层12包括向外取向的腔体表面27和靠近该向外取向的外部表面27并在该向外取向的外部表面27内的外部层区域29。外部电纺层14可以具有多个孔，例如在外部电纺层14中限定的孔31。孔31的平均孔径允许引入与外部电纺层14接触的细胞粘附到电纺聚合物纤维25上并跨越限定在其中的孔31的一部分，形成与外部电纺层14相关的细胞集落。

在某些实施方案中，多层支架装置10中的外部电纺层14的平均孔径可大于10.0μm。在某些实施方案中，平均孔径可以在10.0μm至100.0μm之间；在10.0μm至75.0μm之间；在10.0μm至50.0μm之间，等等。

由外部电纺层14中的聚合物电纺纤维25限定的孔可以是一端开口的孔31与通孔的组合，该通孔在它们之间连通并与外部电纺层14用作输送通道。可以想到的是，当细胞材料被引入与外部电纺层14的向外取向的外部电纺层14的表面接触时，外部取向的表面的至少一部分将被相关的引入的细胞材料的细胞集落所占据。

在某些实施方案中，接种的细胞也可以驻留在外部层14中限定的孔和空隙中。可以将接种的细胞引入空隙中，或者可以通过复制到孔和空隙中生长。因此，在某些实施方案中，第二细胞群可以不同于接种在腔体电纺层14上和/或中的第一细胞群。

在某些实施方案中，用于使多层支架10的外部电纺层14细胞化的第二细胞群可以源自合适的来源，例如自体来源的细胞。在一些实施方案中，细胞是祖细胞或干细胞。在一些实施方案中，细胞获取自骨髓、脂肪形成组织、食道组织或其他合适的组织。在一些实施方案中，细胞可以获取自各种同种异体来源，包括但不限于例如羊水、脐带血等的来源。在一些实施方案中，细胞是平滑肌细胞(SMC)。

在某些实施方案中，可以想到的是以适当的方式接种多层支架10的外部电纺层14，以将具有升高的平滑肌细胞(SMC)浓度的第二细胞群引入与外部电纺层接触14。在某些实施方案中，存在于外部电纺层14上和/或中的第二细胞群中的平滑肌细胞(SMC)的百分比可以大于40％；大于50％；大于75％。

在某些实施方案中，第二细胞群的部分粘附至向外取向的表面的40％至100％之间，而在其他实施方案中，第二细胞群的部分粘附至向外取向表面的50％至100％之间；60％至100％之间；70％至100％之间；80％至100％之间；90％至100％之间；95％至100％之间。在某些实施方案中，粘附到靠近向内取向的腔体表面并在向内取向的腔体表面内的外部电纺层区域的第二细胞群构成0至50％的腔体电纺层12。在其他实施方案中，粘附到该靠近向内取向的腔体表面并在向内取向的腔体表面内的区域的第一细胞群可以占该空间的1％至40％；1％至30％；1％至20％；1％至10％；1至5％；1％至4％；1％至3％；1％至2％。

在某些实施方案中，可以想到的是，存在于向内取向的腔体表面，向外取向的表面或其两者上的细胞化材料可被配置为源自在培养过程中接种在多层支架上的细胞的细胞鞘。细胞鞘粘附于多层支架的各个表面并与之成叠层关系。可以想到的是，存在于细胞鞘中的细胞的大部分将连接至相应表面的最外表面，并且可以跨越其中限定的孔以形成连续的或大致连续的表面。

在某些实施方案中，细胞鞘可以具有足以为相关的细胞鞘层提供结构完整性的厚度。在某些实施方案中，细胞鞘由与多层支架的相应表面接触的许多细胞组成，这些细胞足以引导与切除的管状器官(与细胞鞘接触)天然相关的再生细胞，产生覆盖细胞鞘但不与之融合的组织壁。在某些实施方案中，细胞鞘可由平均厚度为1至100个细胞的衬里组成。在某些实施方案中，细胞厚度可以在10至100个细胞之间；在10至30个细胞之间；在20至30个细胞之间，在20至40个细胞之间；在20至50个细胞之间；在10至20个细胞之间；在30至50个细胞之间；在30至60个细胞之间；在40至60个细胞之间；在40至70个细胞之间；在70至90个细胞之间。

多层支架装置10还包括至少一个中间层16，该至少一个中间层16插入在腔体电纺层12和外部电纺层14之间。发明人非常意外地发现，当至少一个中间层16如所公开地构造时，其促进原位再生的上皮和非上皮组织有组织地形成，如在接受治疗的患者的天然组织的切除区域。

在某些实施方案中，插入在腔体电纺层12与外部电纺层14之间的至少一个中间层16包括至少一种细长的聚合物电纺纤维33。在某些实施方案中，至少一种细长的聚合物电纺纤维，至少一种细长的聚合物电纺纤维的纤维直径在1.0μm至25.0μm之间，其具有第一端，与第一端相对的第二端以及位于第一端与第二端之间的中间区域。细长的聚合物纤维33的中间区域的取向使得在中间电纺层16中每平方毫米的电纺纤维31的中间区域上限定出不同位置之间的2000至200000000个接触点。

可以将聚合物纤维电纺到合适的心轴上，使得所得的中间电纺层16每立方毫米(mm³)可以具有1000至1000000个接触点。应该理解的是，在某些实施例中，中间电纺层16中存在的接触点的数量可以在2000至1000000之间；在5000至1000000之间；在10000至1000000之间；在50000至1000000之间；在100000至1000000之间；在500000至1000000之间；在750000至1000000之间；在1000至750000之间；在2000至750000之间；在5000至750000之间；在10000至750000之间；在50000至750000之间；在100000至750000之间；在500000至750000之间；在1000至500000之间；在2000至500000之间；在5000至500000之间；在10000至500000之间；在50000至500000之间；在100000至500000之间；在250000至500000之间；在1000至250000之间；在2000至250000之间；在5000至250000之间；在5000至250000之间；在10000至250000之间；在50000至250000之间；在100000至250000之间；在1000至2000之间；在2000至5000之间；在2000至10000之间；在5000至10000之间，其中满足中间层中显示的接触点的数量大于腔体电纺层12或外部电纺层14中的至少一个中的接触点的数量。

在某些实施方案中，本文公开的多层支架10的中间电纺层16可包括多个孔37，其平均孔径比存在于外部电纺层14中的孔的平均孔径小至少25％。在某些实施方案中，本文公开的多层支架10的中间电纺层16可包括多个孔37，其平均孔径比位于腔体电纺层12中的孔的平均孔径小至少25％。

在某些实施方案中，中间电纺层可以包括在腔体电纺层12和外部电纺层14之间连通的孔37，孔37的平均直径在1.0μm至9.0μm之间；在1.0μm至8.0μm之间；在1.0μm至7.0μm之间；在1.0μm至6.0μm之间；在1.0μm至5.0μm之间；在2.0μm至9.0μm之间；在2.0μm至8.0μm之间；在2.0μm至7.0μm之间；在2.0μm至6.0μm之间；在2.0μm至5.0μm之间；在2.0μm至4.0μm之间；在2.0μm至3.0μm之间；在3.0μm至9.0μm之间；在3.0μm至8.0μm之间；在3.0μm至7.0μm之间；在3.0μm至6.0μm之间；在3.0μm至5.0μm之间；在3.0μm至4.0μm之间；在4.0μm至9.0μm之间；在4.0μm至8.0μm之间；在4.0μm至7.0μm之间；在4.0μm至6.0μm之间；在4.0μm至5.0μm之间；在5.0μm至9.0μm之间；在5.0μm至8.0μm之间；在5.0μm至7.0μm之间；在5.0μm至6.0μm之间；在6.0μm至9.0μm之间；在6.0μm至8.0μm之间；在6.0μm至7.0μm之间。

发明人非常出乎意料地发现，本文公开的多层支架装置的电纺结构诱导形成了模仿细胞外基质环境的微结构，并且可以提供允许直接控制某些微结构特征的方法，例如通过调整其他微结构特征，尤其是纤维直径。

在层12、14、16中的一层或多层中使用的聚合物材料可以是适合于电纺的一种，以便制造具有易于调节的形态特性的、所需且一致的纤维。在某些实施方案中，所采用的聚合物材料将是包括基于聚碳酸酯的聚氨酯聚合物。在某些其他实施方案中，可以想到的是，必要时或需要时，聚合物材料可以全部或部分由可生物降解的聚合物组成。

发明人非常出乎意料地发现，如本文所公开的存在于多层支架中的三维结构提供了一种考虑了支持再生工程化器官所必需的血管化的结构。接种到腔体电纺层12中的细胞可以是诸如间充质细胞。据发现，将MSC植入腔体可以帮助促进组织修复/再生过程。此外，据发现，如此接种在腔体电纺层12上的细胞可以提供合适的环境以诱导在支架上从远端天然食管上皮组织形成上皮。据发现，接种在外部电纺层14上的MSC可以增强形成能够蠕动的肌肉层。

如本文所公开的装置10可以被配置为支持两个细胞群。如所公开的装置还促进组织细胞群的方式以类似于天然组织应用的组织方式构造接种细胞的增殖。不受任何理论的束缚，据信如此接种的装置10可以触发细胞分化的组织的再生。

不受任何理论的束缚，据信，通过薄的窄孔层隔开具有宽孔的腔体电纺层与外部层，结合这些特征的结构可促进每一侧的一种细胞类型的渗透，并且可以使血管营养和氧气扩散，中间层将具有足够尺寸的窄孔以充当屏障，以防止细胞易位和/或实现相关细胞集落的空间分布。

在某些实施方案中，可以想到的是，腔体电纺层12或外部电纺层14中的至少一个的平均孔径为10μm以上，而中间层16的平均孔径比相应的腔体电纺层12和/或外部电纺层14的孔径更小。在某些实施方案中，中间层16的平均孔径可以比相应的腔体电纺层12和/或外部电纺层14的平均孔径小10-25％。在某些实施方案中，中间电纺层16的平均孔径可以小于10μm。

在本文公开的支架装置10的某些实施例中，包括至少一个第一细胞群18，其粘附到外部电纺层14或腔体电纺层12中的至少一个上。第一细胞群18由合适的细胞组成。合适的干细胞群的非限制性实例包括间充质干细胞(MSC)，平滑肌细胞(SMC)等。

同样在本公开的范围内，本文公开的支架装置10由位于中间层16轴向内侧的腔体电纺层12组成。腔体电纺层12是具有轴向厚度和多个孔20的电纺聚合物材料，该孔20具有腔体平均孔径值，位于轴向厚度的至少一部分上。在某些实施方案中，腔体电纺层12包括位于腔体表面22附近的孔20。在本公开的范围内，腔体电纺层12包括从腔体表面延伸至其轴向内部的孔20。在某些实施方案中，存在于腔体电纺层12中的孔20具有足以将单个细胞保持在适当位置的孔尺寸。在某些实施方案中，存在于电纺腔体层12中的孔20的平均孔尺寸大于10μm。在某些实施方案中，各个孔20的至少一部分可以以允许流体、营养物等通过的方式相互连接。

中间层16位于电纺腔体层12轴向外侧。在图1和图2所示的实施方案中，中间层16在远离腔体表面22的位置处连续地连接至电纺腔体层12。

在某些实施方案中，中间层16是电纺聚合物材料，其可具有多个孔24，该孔的平均孔径小于电纺腔体层12中存在的孔20的平均孔径值。在某些实施方案中，存在于中间层16中的孔24的平均孔径值足以允许从其中通过，但是阻碍了单个细胞从其中通过(例如SMC和MSC)。在某些实施方案中，存在于中间层中的孔的平均孔径小于10μm。

外部电纺层14位于中间层16轴向外侧。在本文公开的实施方案中，外部电纺层14在远离腔体电纺层12的位置处连续地连接到中间层16。外部电纺层14具有与中间电纺层16的位置相对的外表面26。

外部电纺层14是具有轴向厚度和多个孔28的电纺聚合物材料，该孔28具有腔体平均孔径值，位于轴向厚度的至少一部分上。在某些实施方案中，电纺外部层14包括位于外表面26附近的孔28。在本公开的范围内，外部电纺层14包括从外表面26延伸到其内部的孔28。在某些实施方案中，存在于外部电纺层14中的孔28具有足以将单个细胞保持在适当位置的孔尺寸。在某些实施方案中，存在于外部电纺层14中的孔28的平均孔尺寸大于10μm。在某些实施方案中，各个孔28的至少一部分可以以允许流体、营养物等通过的方式相互连接。

在图1和图2所示的实施方案中，支架10至少具有一个第一细胞群18，其粘附到腔体电纺层12上。第一细胞群18由合适的细胞组成。合适的干细胞群的非限制性实例包括间充质干细胞(MSC)，平滑肌细胞(SMC)等。支架10还包括至少一个第二细胞群30，其粘附到外部电纺层14上。第二细胞群30由与第一细胞群18不同的合适的细胞组成。第二细胞群30的非限制性实例包括间充质干细胞(MSC)，平滑肌细胞(SMC)等。在图1和图2所示的实施方案中，第一细胞群18由MSC组成，第二细胞群由SMC组成。

不受任何理论的束缚，据信本文所公开的多层支架10支持腔体的MSC和外部的SMC，在中间具有小孔层以将两个细胞群分开，以重构器官(例如功能器官所需的患者的天然食道)中存在的空间排列，其中MSC促进血管生成，而SMC提供蠕动所需的肌肉层。据信，上皮可以从其余的远端组织(如上皮组织)生长而覆盖支架10的内腔。在接种自体患者的细胞后，该支架可以作为食道疾病的替代疗法，代替食道受损的部分并使其再生。

因此，如图1和图2中所示的支架10可以用来代替食道的切除部分，并引起组织的重新生长，从而产生至少两个组织层：腔体表面上的上皮和外表面上的肌肉层。在所公开的方法中，支架10包括腔体层和外层被电纺成具有宽孔径以促进腔体中的间充质干细胞(MSC)以及外部的平滑肌细胞(SMC)的渗透和增殖。这两层被具有实质上较窄的孔径的薄层隔开，该薄层旨在充当两种细胞类型的屏障。通过静电纺丝，调节溶液和工艺参数可以实现这种多层支架设计。对支架的分析表明，这种调节可以生产出具有明显微结构和良好机械完整性的三个集成层。

本文还公开了使管状器官(例如胃肠器官)再生的方法的各种实施例。在某些实施方案中，该方法包括切除步骤，该步骤包括切除受试者中的管状器官的一部分。待切除的器官可以是已被疾病，伤害，外伤或先天性疾病损害的胃肠道的管状器官。在某些实施方案中，合适器官的非限制性实例包括食道、直肠等中的一种。在某些实施方案中，合适的器官包括食道、小肠、结肠、直肠中的至少一种。

可以通过任何合适的手术来实现切除，并得到切除器官部分，该切除器官部分在切除之后保持与胃肠道连接并且保留在受试者中。在某些实施方案中，切除操作可产生合适的切除边缘。

在切除完成之后，将本文公开的多层合成支架植入在切除部位。在某些实施方案中，植入可包括将保留在受试者中的切除器官的各个末端连接至合成支架的各个相对末端的步骤，以使合成支架和切除器官可在各个构件之间实现合适的连接。这可以通过缝合线、生物有机组织胶等中的一种或多种来实现。

本文已经讨论了合成支架的各种实施方案，并且可以在本文公开的方法中采用和利用。在某些实施方案中，合成支架包括第一端和与第一端相对的第二端，位于第一端和第二端之间的外部聚合物表面以及覆盖至少一部分外部聚合物表面的细胞化鞘层。在某些实施方案中，植入步骤可以是使至少一部分细胞材料(例如细胞化鞘层)与切除器官部分的切除边缘中的至少一个接近接触的步骤。

在某些实施方案中，本文公开的方法还包括将合成支架保留在切除部位一段时间的步骤，以沿着合成支架实现引导组织生长。在某些实施方案中，引导组织生长源自保留在受试者中的切除器官部分中存在的组织、并与保留在受试者中的切除器官部分中存在的组织接触。在某些实施方案中，引导组织生长与切除器官的相关区域相邻。在某些实施方案中，引导组织生长表现出分化的组织。在某些实施方案中，引导组织生长在其向外的位置处平行于细胞化的鞘层的外表面。在某些实施方案中，引导组织生长源自保留在受试者中的切除器官部分中存在的组织、并与保留在受试者中的切除器官部分中存在的组织接触，并且与切除器官的相关区域相邻。引导组织生长表现出分化的组织生长，并且可以在其向外的位置处平行于细胞化鞘层的外表面。

在实现引导的组织生长之后，本文公开的方法可以包括去除合成支架的步骤。在某些实施方案中，以使得引导的组织生长保持与保留在受试者中的器官的切除部分接触的方式进行去除步骤。在某些实施方案中，去除步骤可包括在内窥镜下从引导组织生长的内部去除合成支架。

在某些实施方案中，合成支架可以全部或部分地由生物可吸收的聚合物材料构成。在这种情况下，本文公开的方法可以包括以下步骤：将合成支架与切除边缘之间的接触保持一定的间隔，该间隔足以沿着合成支架实现引导组织生长，使得至少一部分合成支架在足以实现引导组织沿合成支架生长的时间内、在切除部位被吸收。在支架完全由生物吸收材料构成的某些实施方案中，支架被配置为在引导的组织生长期间保持结构完整性。在某些实施方案中，在合成支架在选定区域由生物可吸收材料组成的情况下，可以想到的是，在实现引导的组织生长之后，可以通过合适的方法去除支架的其余部分。

引导的组织生长可以通过合适的方式监测。在某些实施方案中，可以通过内窥镜监测组织生长。

不受任何理论的束缚，据信植入诸如本文中各方面公开的合成多层支架，特别是如本文中公开的接种细胞材料的支架，可促进靠近植入的合成多层支架或与之接触的受试者组织的生长、再生和分化。生长的再生组织受到合成支架结构的引导，并由细胞外基质样结构和相关的细胞材料发出信号，从而产生管状细胞体，与其余管状器官的切除端整体连接，并且可以向外张开封装合成支架和相关的细胞层。据认为，该支架和相关的细胞材料可以促进或刺激切除的组织的再生生长，同时减少组织排斥反应。据认为，细胞材料的存在可以在生长和分化期间减少或降低再生组织渗透到鞘层中。在某些实施方案中，组织生成从相应的端部向中间进行。

为了进一步说明本公开内容，以下提出非限制性实施例。

实施例1

支架的制造——电纺三种类型的支架：a)具有两个宽孔层的多层(ML)支架，所述两个宽孔层被本文定义的窄孔层隔开，b)具有窄孔(NP)的单层支架，和c)具有宽孔(BP)的单层支架(仪器：IME Technologies,Geldrop,荷兰)。六氟异丙醇(HFIP，DuPont，威尔明顿，美国)中的聚碳酸酯基聚氨酯(PCU)的液滴((NP)为8％w/v；(BP)为15％w/v)在钝针尖端(NP：22G；BP：18G，New England Small Tube，Litchfield，NH)通电(NP：16kV；BP：14kV)尖端的BP：)，并以恒定流量(NP：3mL/h；BP：15mL/h)分配放置在距针27厘米的位置，直径22毫米的接地旋转铝心轴上(NP：500rpm；BP：200rpm)。每个NP或BP支架分别使用总共14mL或8mL的聚合物溶液。对于多层支架，对每个BP层分别电纺4mL，对NP层电纺8mL。电纺过程之间的时间少于三十分钟。所有支架均在23℃和30％湿度下进行电纺。

支架的后处理——将三个电纺支架分别在60℃的真空烘箱中干燥20小时，以去除残留的溶剂。使用低压氧等离子体系统(Tetra 150-LF-PD-D，Diener，Ebhausen，德国)处理干燥的支架，以提高润湿性。将经等离子体处理的支架通过伽马射线照射(25-30kGy,STERIS AST,Northborough,MA)进行灭菌。

支架形态——将来自所有支架的样品用铂和钯涂覆70秒钟(108Auto SputterCoater,Cressington,Ted Pella Inc,Redding,CA)。使用扫描电子显微镜(SEMEVO MA-10,Carl Zeiss,Thornwood,NY)以10kV的束加速度对样品成像。

支架纤维直径——使用分析软件(FibraQuant 1.3.153,NanoScaffoldTechnologies,Chapel Hill,NC)从SEM图像测量每个样品的纤维直径。该软件会根据纤维和膜材料的SEM图像自动测量纤维直径分布，纤维方向和纤维区域覆盖率。该软件执行数百种测量，这些测量显示在图像上，而它们的相应值显示在交互式表格和直方图中。除了全自动模式之外，还可以使用通用的半手动和手动编辑工具来增强分析，以完全控制分析的范围和准确性。使用2000x的SEM顶视图在每种支架上记录至少250次测量。

支架孔尺寸——实验性地使用汞孔隙率法并且使用数学模型理论性地估计单层支架的孔尺寸。对于汞孔隙率法，称重每个支架的三个样品(两个20×15mm，一个20×10mm)，并将其放置在汞孔隙率计的样品渗透仪中(AutoPore IV 9500，Micromeritics，Norcross，GA)。样品渗透仪(最初为0.2psia)中充满了汞，BP样品的压力为30psia，NP样品的压力为20000psia。这些压力检测到的孔的直径在6-850μm(低压)和0.036-850μm(高压)之间。所有样品均在低压下进行分析。另外在高压下测量NP样品。孔径也通过近似统计模型估算。

机械强度测试——将每种支架类型的5mm×20mm样品以0.2mm/s的变形速度在机电负载框架上拉伸(5943Apparatus,1kN称重传感器，Instron，Norwood，MA)。拉伸测试根据ASTM D638标准进行。

细胞接种和培养——将猪脂肪来源的间充质干细胞(La Francesca Setal.Esophageal regeneration with a cell-seeded tissue engineeredgraft.NatBiomedEng 2017)和人食道平滑肌细胞(ESMC)(Sciencell,Carlsbad,CA)接种到支架上，并在37℃和5％CO₂下培养。为了分别评估不同细胞类型与不同电纺层之间的相互作用，仅接种了单层NP和BP支架。从每种单层支架类型获得四个2cm×2cm的切片。两个切片在腔体方面接种MSC，两个切片在外部方面接种ESMC。将支架样品放入非组织培养处理的6孔板中，并在完全培养基(MSCs StemXVivo，R&D Systems，Minneapolis，MN；SMCM，Sciencell)中以含有250000个细胞的58μL的液滴接种。培养1天和7天后，分析每种支架和细胞类型中的一种。

细胞附着——为了检查细胞与支架的分离程度，在培养一天后，从每个孔中收集条件培养基，并使用台盼蓝排除法进行细胞计数。将收集的培养基以1000rpm的转速离心(Sorval ST 40，Thermo Scientific)，并吸出上清液。将沉淀重悬于0.5mL磷酸盐缓冲盐水中。将10微升悬浮液与台盼蓝均匀混合，然后装入计数载玻片以进行计数和生存力测试(Countess,ThermoFisher Scientific,Waltham,MA)。

细胞生存力——用磷酸盐缓冲盐水(PBS)将接种的支架切片洗涤两次，并在黑暗中用钙黄绿素AM和溴化乙锭(Live/Dead kit,ThermoFisher Scientific)染色5分钟。用PBS洗涤后，使用配有滤光片的落射荧光显微镜对穿刺活组织进行成像，以检测绿色荧光蛋白和Texas红色荧光团(cellSens和BX63F，Olympus，Center Valley,PA)。根据活细胞的覆盖率，每个穿孔的评分为0-4：将每个包含完整细胞区域的图像四等分，每个四分之一评分(0或1)。累积分数0/4表示整个表面积已死(全红色)，4/4表示整个穿孔活着(全绿色)，2/4表示一半穿孔已死(红色)，一半还活着(绿色)。

径向细胞易位——通过测量第1天和第7天钙黄绿素AM的图像，确定了细胞的径向易位。在四个点(角度分开45°)测量每个穿孔的钙黄绿素AM染色的区域的直径。将每个穿孔的4个直径取平均值，并计算第1天和第7天之间的值差。

深层细胞易位——将预先用钙黄绿素AM染色的接种的支架切片固定在4％多聚甲醛中，用磷酸盐缓冲盐水(PBS)洗涤。将固定的样品一分为二并嵌入最佳切割温度(OCT)培养基中，然后在-80℃冷冻。切割20μm厚的冷冻切片(Cryostat,Cryostar,ThermoFisherScientific)并将其安装在带电的显微镜载玻片上(Superfrost plus,FisherScientific)。将冷冻切片用0.1％Triton-X100的PBS(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO)透化，在溴化乙锭中染色，并在落射荧光显微镜下成像10X(cellSens和BX63F,Olympus,Center Valley,PA)。每个样品的评分为0-4，以评估细胞易位的深度：如果细胞未附着在支架上，则为0；如果在支架表面观察到细胞，则为1；如果从表面的一半观察到了细胞易位，则为2；如果支架深度的四分之三包含细胞，则为3；如果在支架整个厚度上都检测到细胞，则为4。

统计分析——使用MATLAB(R2016b,The MathWorks,MA)对纤维直径和细胞迁移进行统计分析。对于纤维直径、孔径和孔隙率，应用单向方差分析，如果方差分析结果显示两组之间存在显着差异(p<0.01)，则进行成对比较测试。运用Bonferroni校正来抵消多重比较的影响。通过对第1天和第7天的活细胞面积进行t检验，评估每组(n＝2)的细胞迁移。当p值<0.01时，差异被认为具有统计学意义。

实施例2

支架特性——将实施例1中生产的支架制成空心圆柱体，长110毫米，直径22毫米，如图2所示。在横截面中，可辨别出纤维包括每一层(图2、图3和图4)。每种类型的支架的腔体和外部结构是均匀的(图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11)。纤维是光滑的，并且对于所有支架都是随机取向的，没有观察到微球。每种支架类型的腔体和外部的纤维直径相同(1.5±1.2μm的腔体和1.6±1.2μm的窄孔支架的外部，8.1±0.7μm的腔体和8.1±0.4μm的BP支架的外部，ANOVA*p<0.01，图12)。

通过汞孔隙率法和数学模型两者来测量每个支架的平均孔径(图13)。汞孔隙率法表明，由小纤维直径构建的支架具有比由大纤维直径构建的支架更窄的孔(窄孔和宽孔支架分别为5.7±0.3μm和23.3±1.0μm，ANOVA p<0.01)。类似地，数学模型估计了随纤维直径而变化的孔径(窄孔和宽孔支架分别为4.5±0.2μm和30.0±3.3μm，ANOVA p<0.01)。在两种估计孔径的方法之间，窄孔支架的测量值是一致的，但实验方法和理论方法之间的宽孔支架的估计直径是不同的(ANOVA，p<0.01)。

确定每种支架类型的最大负载，并在图14中进行描述。这三种支架类型具有相同的负载，直到施加200％的延伸量为止。宽孔支架的负载增加得比其他支架慢，导致延伸276％，最大负载为7.37N。窄孔支架的最大延伸量和负载约为宽孔支架的两倍(418％和15.7N)。多层支架破裂了三次，相当于三层分层。首先，两个外部宽孔层一个接一个地切细(请参见图13的多层支架曲线上的前两个不规则部分)，从而导致负载降低。随后再增加其余完整窄孔层上的负载。最后，窄孔支架在延伸404％时破裂。多层支架支撑的最大负载和延伸率(发生分层之前)分别为10.5N和330％。

实施例3

为了确定细胞附着和生存力，实施例2中制备的窄孔和宽孔单层支架对两种细胞类型的影响：间充质干细胞(MSC)和平滑肌细胞(SMC)。两种细胞类型施加到每个单层支架的活检组织的腔内或外部。培养1天或7天后，对支架活检的活细胞成像显示，存活的MSC和SMC(绿色荧光，Calcine AM)几乎没有死细胞(红色荧光，溴化乙锭)，如图15、图16、图17和图18所示。培养1天或7天后，贴壁细胞群的直径显示，SMC仅在包含宽孔的支架切片上显着迁移，而MSC在两个表面上均显着迁移(t检验p<0.01，图19)。

与在宽孔支架上更均匀地迁移相比，在窄孔支架上的细胞迁移是斑点。t检验结果表明，在宽孔支架上的迁移大于在窄孔支架上的迁移(略显着，p<0.05)。在相应图像的左上角显示四个分数。

实施例4

将携带MSC或SMC的单层支架切片固定并切片以评估细胞从表面向支架的易位。培养1天后，在窄孔支架上，在活检组织的腔体或外表面上都可以看到MSC和SMC。同样地，在培养7天后，仅在窄孔支架的最表面观察到了MSC和SMC。相反，在培养1天和7天后，在整个支架的整个深度都观察到了施加于宽孔支架的MSC和SMC。半定量评分显示，宽孔支架允许两种细胞类型到达支架深度内的更深纤维层。在相应图像的左上角显示四个分数(请参见图15-18)。

尽管本公开内容已经结合某些实施例进行描述，但是应当理解，本公开不限于所公开的实施例，相反，其意图是覆盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效布置。权利要求范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖法律允许的所有此类修改和等同结构。

Claims (17)

1.一种多层支架装置，其包括：

腔体电纺层，所述腔体电纺层构造成提供合适的环境以在支架上诱导上皮形成；

外部电纺层，所述外部电纺层位于所述腔体电纺层的径向外部并构造成诱导非上皮组织形成；以及

至少一个中间层，所述中间层插入在所述腔体电纺层与所述外部电纺层之间，所述中间层构造成组织相应的上皮组织和所述非上皮组织的形成。

2.根据权利要求1所述的多层支架，其中所述腔体电纺层包括至少一种细长的聚合物电纺纤维，所述至少一种细长的聚合物电纺纤维的纤维直径为1.0μm至25.0μm；所述至少一种细长的聚合物电纺纤维具有第一端，与所述第一端相对的第二端，以及位于所述第一端和所述第二端之间的中间区域；其中所述中间区域的取向使得在所述腔体电纺层中每平方毫米的所述中间区域上限定出不同位置之间的1000至100000000个接触点。

3.根据权利要求1所述的多层支架，其中所述腔体电纺层的所述至少一种聚合物细长电纺纤维的所述中间区域中每立方毫米具有多个接触点，并且在所述腔体电纺层中限定多个孔，所述孔的平均孔径大于10.0μm。

4.根据权利要求3所述的多层支架，其中存在于所述腔体电纺层中的孔的至少一部分为所述腔体层内的通孔。

5.根据权利要求4所述的多层支架，其中存在于所述腔体层中的孔的平均孔径在10.0μm至1000.0μm之间。

6.根据权利要求1所述的多层支架，其中所述外部电纺层包括至少一种细长的聚合物电纺纤维，所述至少一种细长的聚合物电纺纤维的纤维直径为1.0μm至25.0μm；所述至少一种细长的聚合物电纺纤维具有第一端，与所述第一端相对的第二端，以及位于所述第一端和所述第二端之间的中间区域；其中所述中间区域的取向使得在所述外部电纺层中每平方毫米的所述中间区域上限定出不同位置之间的1000至100000000个接触点。

7.根据权利要求1所述的多层支架，其中所述外部电纺层的所述至少一种聚合物细长电纺纤维的所述中间区域中每立方毫米具有多个接触点，并且在所述外部电纺层中限定多个孔，所述孔的平均孔径大于10.0μm。

8.根据权利要求7所述的多层支架，其中存在于所述外部电纺层中的孔的平均孔径在10.0μm至1000.0μm之间。

9.根据权利要求7所述的多层支架，其中插入在所述腔体电纺层与所述外部电纺层之间的所述至少一个中间层包括至少一种细长的聚合物电纺纤维，所述至少一种细长的聚合物电纺纤维的纤维直径为1.0μm至25.0μm；所述至少一种细长的聚合物电纺纤维具有第一端，与所述第一端相对的第二端，以及位于所述第一端和所述第二端之间的中间区域；其中所述细长的聚合物纤维的所述中间区域的取向使得在所述中间电纺层中每平方毫米的所述电纺纤维的所述中间区域上限定出不同位置之间的2000至200000000个接触点，并且所述中间电纺层的所述至少一种细长的聚合物电纺纤维中每立方毫米具有多个接触点，并且所述中间电纺层的所述至少一种细长的聚合物电纺纤维在所述中间电纺层中限定了多个孔，所述孔的平均孔径比所述外部电纺层中限定的孔的孔径小至少25％。

10.根据权利要求7所述的多层支架装置，其中中间电纺区域具有在所述腔体电纺层和所述外部电纺层之间连通的多个孔，存在于所述中间电纺层中的所述孔的平均孔径小于10μm。

11.一种多层支架装置，其包括：

腔体电纺层，所述腔体电纺层具有向内取向的腔体表面和靠近所述向内取向的腔体表面并在所述向内取向的腔体表面内的腔体层区域；

外部电纺层，所述外部电纺层位于所述腔体电纺层的径向外部，所述外部层具有向外取向的表面和靠近所述向外取向的表面并相对于所述向外取向的表面向内的外部层区域；

至少一个中间电纺层，所述中间电纺层插入在所述腔体电纺层和所述外部电纺层之间；

第一细胞群，其中所述第一细胞群的一部分粘附于所述向内取向的腔体表面，另一部分粘附于靠近所述向内取向的腔体表面并在所述向内取向的腔体表面内的腔体层区域；和

第二细胞群，所述第二细胞群粘附于所述外部电纺层的向外取向的表面。

12.根据权利要求11所述的多层支架装置，其中所述腔体电纺层与所述第一细胞群接触的部分在所述腔体电纺层的50％至100％之间。

13.根据权利要求12所述的多层支架装置，其中所述第一细胞群包括间充质干细胞(MSC)，其中所述间充质干细胞(MSC)以大于所述第一细胞群中总细胞的40％的百分比存在。

14.根据权利要求11所述的多层支架装置，其中所述外部电纺层与所述第二细胞群接触的部分在所述外部电纺层的50％至100％之间。

15.根据权利要求14所述的多层支架装置，其中所述第二细胞群包括平滑肌细胞(SMC)，其中所述平滑肌细胞(SMC)以大于所述第二细胞群中总细胞的40％的百分比存在。

16.一种使管状器官再生的方法，所述方法包括以下步骤：

切除受试者中的一部分管状器官，切除步骤得到切除器官部分，所述切除器官部分保留在所述受试者中；

在切除部位植入如权利要求11所述的多层；

将所述合成支架在所述切除部位保持足够的时间，以沿着所述合成支架实现引导组织生长，所述引导组织生长源自保留在所述受试者中的所述切除器官部分中存在的组织、并与保留在所述受试者中的所述切除器官部分中存在的组织接触；和

在实现所述引导组织生长之后，从植入部位移除所述合成支架，实施移除步骤以使所述引导组织生长保持与保留在所述受试者中的所述管状器官的切除部分接触。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述移除是在内窥镜下实现的。

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