CN116916978A - 用于组织工程的生物基质浸渍多孔导管 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种导管，所述导管包括管状结构和内部管腔空间，所述管状结构包含嵌入生物相容性胞外基质材料中的多孔生物相容性聚合物，还公开了制备此类导管的方法。所述导管用于例如人造组织和器官的装置中。制造此类导管的方法包括提供具有内部管腔空间并包含多孔生物相容性聚合物的管状结构，用第一溶液灌注所述管状结构的所述孔和管腔空间，通过用包含液化胞外基质材料的所述水溶液灌注所述管状结构的所述孔和管腔空间来替换所述第一溶液，以及通过使所述液化胞外基质材料聚合以形成所述导管来将所述管状结构嵌入胞外基质材料中。

Description

用于组织工程的生物基质浸渍多孔导管

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年2月23日提交的美国临时申请号63/152,749的权益，该临时申请的内容全文据此以引用方式并入。

背景技术

血管灌注为器官提供血液，并允许诸如气体和溶质交换等功能。类似的管腔结构(即，“管”)允许类似的功能，诸如废物清除等。在天然组织中，这些管依赖于它们的胶原纤维的高度有序结构来提供机械强度和耐久性。这些高度精细的机械结构使得薄血管壁能够承受数百甚至数千mmHg的压力，并且能够在不撕裂的情况下缝合，而仍然保持顺应性和柔软性，以及允许细胞生长。

为了开发可以复制和代替天然功能的工程化组织，特别是脉管系统，需要用于工程化支架的类似坚固的导管结构。事实证明，这极具挑战性，并且迄今为止进展有限；然而，关于独立的工程化血管移植物和血管的复杂方法开始显示出潜力(参见Dahl等人(2011年)，Science Translational Medicine，第3卷第68期：第68ra9-68ra9页)。这些移植物是用类似于天然血管的胶原层制造的，这使得它们具有相当大的强度，然而它们的制造方式阻止了与工程化器官组织或细胞整合和/或共制造。尽管这些移植物的性质复杂，但它们并没有与可以提供功能的支架结构整合在一起，事实上，它们只是有目的地被开发为独立的血管以用于与天然脉管系统吻合。为了创建具有能够满足天然生理需求的完全整合的脉管系统的器官支架，有必要开发一种具有相似组成的血管，该血管可以在工程化器官支架内并行制造或理想地原位制造。

这提出了许多巨大挑战，因为最适合细胞工程的材料(水凝胶和天然胞外基质衍生物)不适合构造机械坚固的导管。尽管加固尝试围绕提供支撑结构的合成网和其他材料进行，但材料架构的宏观尺度性质以及与水凝胶的接合阻碍了一体化管状结构的发展，并且这些移植物受到机械不稳定性的影响。这些在开发管状结构以与工程化支架接合方面的有限尝试使得最复杂的工程化组织支架依赖于周围的腔室或其他人造外部构造体来进行持续灌注(参见，Homan等人(2016年)，Sci Rep，第6卷：第34845页)。将人造管或生物人造管固定到工程化支架上的尝试由于管与散装材料之间的粘结不良和机械不匹配而失败。为了推动工程化全生物脉管系统和器官支架的发展，开发一种灵活且易于整合到各种制造方法中的血管构造方法至关重要。除了在工程化组织中复制血管和管腔结构之外，机械稳定的基于水凝胶的工程化管状结构还有许多潜在的体外用途，诸如复制生物功能、生理机能或发育过程。

发明内容

本文提出了一种新颖的解决方案，其中使用膨体合成聚合物的高度微孔(孔隙度高达并超过80％，孔径为0.1μm-0.5μm)支撑结构诸如聚四氟乙烯管道(ePTFE)来制造机械坚固的管状结构。低孔隙度、厚壁构造的ePTFE被用作无细胞血管移植物，并且已有数十年的植入史，提供了关于生物相容性的大量数据，使得ePTFE成为用于组织工程的理想材料。除了管状结构的独立构造之外，这种新颖的工艺还允许在工程化组织支架或构造体的制造工艺内以整体方式整合支撑结构并共同制造管状血管。这产生了一体化的最终产品，其具有能够满足植入的性能要求的机械稳定的脉管系统和管状结构，同时也是机械和材料上的粘聚结构。这种新颖的解决方案克服了当前工程化血管和工程化组织灌注方面的挑战。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一个彩色附图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将由官方在请求并支付必要费用后提供。

图1示出了用于制造作为本发明的实施方案的导管的示意图。该制造方法包括步骤A：提供具有内部管腔空间并包含多孔生物相容性聚合物的管状结构，步骤B：用第一溶液灌注该管状结构的孔和管腔空间，步骤C：通过用包含液化胞外基质材料的水溶液灌注该管状结构的孔和管腔空间来替换第一溶液，以及步骤D：通过使液化胞外基质材料聚合以形成导管来将管状结构嵌入胞外基质材料中。

图2A至图2B示出了多孔性聚四氟乙烯管道(ePTFE)。图2A提供了ePTFE管道的SEM和光学显微镜图像。图2B示出了ePTFE管道的孔隙度与密度和孔径的函数关系。

图3示出了用提供完全内皮覆盖的GFP+HUVEC细胞接种和培养的制造的管状构造体的组织学结果(横截面)。

图4示出了用ePTFE管状导管制造的本发明的工程化构造体实施方案的图像。

具体实施方式

本公开的一些方面涉及一种导管，该导管具有管状结构和内部管腔空间，该管状结构包含嵌入生物相容性胞外基质材料中的多孔生物相容性聚合物。

多孔生物相容性聚合物不受限制并且可以是任何合适的多孔生物相容性聚合物。在一些实施方案中，多孔生物相容性聚合物包含聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯或硅酮，或由它们组成。在一些实施方案中，多孔生物相容性聚合物是膨体聚四氟乙烯。

生物相容性聚合物中的孔的孔径不受限制并且可以是任何合适的孔径。在一些实施方案中，平均孔径或中值孔径(即孔直径)为约0.1μm、0.15μm、0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.35μm、0.4μm、0.45μm或约0.5μm。在一些实施方案中，平均孔径或中值孔径为约0.1μm至0.5μm。多孔生物相容性聚合物的孔隙度(即，空隙体积占总体积的分数)也不受限制并且可以是任何合适的孔隙度。在一些实施方案中，孔隙度为至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或更高。在一些实施方案中，孔隙度大于50％。在一些实施方案中，孔隙度在50％至60％、50％至70％或50％至80％之间。

生物相容性胞外基质材料不受限制并且可以是本领域已知的任何合适的生物相容性胞外基质材料。生物相容性胞外基质材料可以是生物材料、合成材料或复合材料，诸如胶原、脱细胞天然胞外基质、明胶、甲基丙烯酰基明胶、其他水凝胶、纤维素或其他材料。在一些实施方案中，生物相容性胞外基质材料是聚合的。在一些实施方案中，生物相容性胞外基质材料包括选自明胶、甲基丙烯酰基明胶、胶原或脱细胞天然胞外基质的聚合材料。

导管的内部管腔空间可以是用于连接到生物流体源(例如，血管、淋巴管、肾脏集合管、细支气管、内分泌管或激素管等)的任何合适的形状。在一些实施方案中，内部管腔空间具有长轴。在一些实施方案中，内部管腔空间是圆柱形或大致圆柱形的。在一些实施方案中，内部管腔空间具有0.1cm至10cm的直径(例如，在长轴上)。在一些实施方案中，内部管腔空间具有0.1cm至1cm的直径(例如，在长轴上)。在一些实施方案中，内部管腔空间具有0.1cm至0.5cm的直径(例如，在长轴上)。在一些实施方案中，内部管腔空间具有至少0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.5cm或1cm的直径(例如，在长轴上)。

在一些实施方案中，导管还包括哺乳动物细胞。哺乳动物细胞不受限制并且可以是任何合适的哺乳动物细胞。在一些实施方案中，哺乳动物细胞是上皮细胞或内皮细胞。在一些实施方案中，哺乳动物细胞选自平滑肌细胞、成纤维细胞和/或内皮细胞。在一些实施方案中，哺乳动物细胞包含至少2种、至少3种、至少4种或更多种细胞类型。在一些实施方案中，哺乳动物细胞包含人血管内皮细胞、人肾脏上皮细胞、人肠上皮细胞、人内分泌细胞或人上皮细胞中的一者或多者，或由它们组成。

在一些实施方案中，导管不附接到另一结构(例如，导管在使用之前)。在一些实施方案中，导管的一端附接(例如，通过外科手术吻合)到人造组织支架。在一些实施方案中，导管在一端附接到天然组织(例如，血管、淋巴管、肾脏集合管、细支气管、内分泌管或激素管等)。在一些实施方案中，导管在两端附接到天然组织(例如，血管、淋巴管、肾脏集合管、细支气管、内分泌管或激素管等)。在一些实施方案中，导管的一端或两端通过外科手术与体内的天然脉管系统吻合。

本公开的一些方面涉及一种装置，该装置包括本文所述的导管。在一些实施方案中，该装置包括如本文所述的其中第一端嵌入(例如，嵌入并整合)在组织支架中的导管。在一些实施方案中，组织支架包括与导管和血管通道系统相同的生物相容性胞外基质材料。在一些实施方案中，导管的管腔空间被构造成与血管通道系统流体连通。组织支架不受限制。在一些实施方案中，组织支架是2018年6月21日公开的PCT公开号：WO 2018/112480中描述的组织支架，该公开全文以引用方式并入本文。在一些实施方案中，组织支架包含一种或多种哺乳动物细胞类型。哺乳动物细胞类型不受限制并且可以是本文所述的哺乳动物细胞类型。

本公开的一些方面涉及一种装置，该装置包括：组织支架和导管，其中该组织支架包括生物相容性胞外基质材料和血管通道系统，该导管包括管状结构和内部管腔空间，该管状结构包含嵌入生物相容性胞外基质材料中的多孔生物相容性聚合物，其中该管状结构具有嵌入并整合到组织支架的生物相容性胞外基质材料中的第一端和被构造成连接到流体源的第二端，并且其中该管腔空间被构造成与流体源和血管通道系统流体连通。导管不受限制并且可以是本文所述的任何合适的导管。组织支架也不受限制并且可以是本文所述的任何合适的组织支架。生物相容性胞外基质材料也不受限制并且可以是本文所述的任何合适的生物相容性胞外基质材料。在一些实施方案中，组织支架包含一种或多种哺乳动物细胞类型。哺乳动物细胞类型不受限制并且可以是本文所述的哺乳动物细胞类型。

多孔生物相容性聚合物不受限制并且可以是本文所述的任何多孔生物相容性聚合物。在一些实施方案中，多孔生物相容性聚合物是膨体聚四氟乙烯。

多孔生物相容性聚合物的孔径不受限制并且可以是本文所述的任何孔径。在一些实施方案中，多孔生物相容性聚合物包括具有直径为0.1μm至10μm的孔径和大于50％的孔隙度的孔。

在一些实施方案中，生物相容性胞外基质材料是聚合的并且包括明胶、甲基丙烯酰基明胶、胶原或脱细胞天然胞外基质。

导管的内部管腔空间可以是用于连接到生物流体源(例如，血管、淋巴管、肾脏集合管、细支气管、内分泌管或激素管等)的任何合适的形状。在一些实施方案中，内部管腔空间具有长轴。在一些实施方案中，内部管腔空间是圆柱形或大致圆柱形的。在一些实施方案中，内部管腔空间具有0.1cm至10cm的直径(例如，在长轴上)。在一些实施方案中，内部管腔空间具有0.1cm至1cm的直径(例如，在长轴上)。在一些实施方案中，内部管腔空间具有0.1cm至0.5cm的直径(例如，在长轴上)。在一些实施方案中，内部管腔空间具有0.3cm至0.7cm的直径(例如，在长轴上)。在一些实施方案中，内部管腔空间具有至少0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.5cm、0.6cm、0.8cm、0.9cm或1cm的直径(例如，在长轴上)。

在一些实施方案中，导管还包括任选地选自平滑肌细胞、成纤维细胞和/或内皮细胞的哺乳动物细胞。

血管通道系统的体积不受限制并且可以是当植入体内或用于体外或离体应用时使用的任何合适的体积。在一些实施方案中，血管通道系统具有约0.01mL至约10L的体积。在一些实施方案中，血管通道系统具有约0.01mL至约100mL、约0.1mL至约10mL或1mL至100mL或其间的任何范围的体积。在一些实施方案中，血管通道系统在2018年6月21日公开的WO 2018/112480或2018年12月13日公开的WO 2018/227026中有所描述

所公开的装置可具有单个导管(例如，其中生物流体通过导管扩散进出细胞支架，例如，复制内分泌腺功能)或多于一个导管。在一些实施方案中，装置包括第二导管，该第二导管具有第二管腔空间、嵌入(例如，嵌入并整合)在组织支架的生物相容性胞外基质材料中的第一端和被构造成连接到流体出口的第二端，其中该管腔空间、该血管通道系统和该第二管腔空间被构造成彼此流体连通，与流体源和流体出口流体连通。此类装置可例如用于通过血管通道系统分流生物流体诸如血液，以添加所需物质，诸如由血管通道系统中的细胞产生的激素、细胞因子或内分泌物质。

在一些实施方案中，装置包括将血管通道系统与第二血管通道系统分开的膜。膜不受限制并且可以是任何合适的膜。在一些实施方案中，膜在2018年6月21日公开的WO2018/112480或2018年12月13日公开的WO 2018/227026中有所描述，这些公开全文以引用方式并入本文。在一些实施方案中，第二血管通道系统流体连接到如本文所述的导管。在一些实施方案中，第二血管系统流体连接到如本文所述的两个导管。在一些特定实施方案中，装置还包括膜、第二血管通道系统、具有第三管腔空间的第三导管和具有第四管腔空间的第四导管，其中血管通道系统和第二血管通道系统被构造成跨膜流体连通，第三导管具有嵌入(例如，嵌入并整合)在组织支架的生物相容性胞外基质中的第一端和被构造成连接到第二流体源的第二端，第四导管具有嵌入(例如，嵌入并整合)在组织支架的生物相容性胞外基质中的第一端和被构造成连接到第二流体出口的第二端，并且第三管腔空间、第二血管通道系统和第四管腔空间被构造成彼此流体连通，与第二流体源和第二流体出口流体连通。在一些实施方案中，装置还包括如本文在第一至第四导管、第一血管通道系统和第二血管通道系统中的一者或多者中所述的哺乳动物细胞。在一些实施方案中，装置通过外科手术吻合到受试者的血管或其他通道系统中，例如以代替或增强肾脏功能、肺功能、内分泌腺功能、消化道功能、淋巴功能等。

本公开的一些方面涉及一种制造如本文所述的导管或装置的方法。在一些实施方案中，制造导管的方法包括提供具有内部管腔空间并包含多孔生物相容性聚合物的管状结构，用第一溶液灌注该管状结构的孔和管腔空间，通过用包含液化胞外基质材料的水溶液灌注该管状结构的孔和管腔空间来替换第一溶液，以及通过使液化胞外基质材料聚合以形成导管来将管状结构嵌入胞外基质材料中。在一些实施方案中，该方法还包括提供包含胞外基质材料的组织支架(例如，如本文所述的组织支架)以及将导管的第一端嵌入(例如，嵌入并整合)在组织支架的胞外基质材料中。在一些实施方案中，组织支架还包括血管通道系统，并且将第一端嵌入胞外基质材料中，使得管腔空间被构造成与血管通道系统流体连通。

在一些替代实施方案中，用第一溶液灌注管状结构的孔和管腔空间以及通过用包含液化胞外基质材料的水溶液灌注管状结构的孔和管腔空间来替换第一溶液的步骤被替换为其中第一溶液灌注管状结构的孔和管腔空间并包含液化胞外基质材料的单个步骤(例如，第一溶液是包含浓度足以实现灌注到管状结构的孔中的液化胞外基质材料和表面活性剂的水溶液)。

第一溶液不受限制并且可以是与管状结构相容(例如，不损害管状结构)并且能够灌注到孔和管腔空间中的任何合适的溶液(例如，具有足够低的表面张力、粘度等的溶液)。在一些实施方案中，第一溶液是水溶液并且包含浓度足以实现灌注到孔中的表面活性剂。表面活性剂不受限制并且可以是任何合适的表面活性剂。在一些实施方案中，表面活性剂是十二烷基硫酸钠、二辛基磺基琥珀酸钠、聚山梨醇酯型非离子表面活性剂(例如TWEEN-20、TWEEN-80)、Triton X-100或它们的组合。在一些实施方案中，表面活性剂是药学上可接受的表面活性剂。在一些实施方案中，第一溶液是非极性的并且能够混溶于包含液化胞外基质材料的水溶液中。

多孔生物相容性聚合物不受限制并且可以是本文所述的任何合适的多孔生物相容性聚合物。在一些实施方案中，多孔生物相容性聚合物是膨体聚四氟乙烯。在一些实施方案中，多孔生物相容性聚合物包括具有直径为01.μm至10μm的孔径和大于50％的孔隙度的孔。在一些实施方案中，生物相容性胞外基质材料是聚合的并且包括明胶、甲基丙烯酰基明胶、胶原或脱细胞天然胞外基质。

在一些实施方案中，导管的内部管腔空间具有0.1cm至10cm的直径。

在一些实施方案中，该方法还包括将哺乳动物细胞添加(例如，接种)到血管通道系统和/或导管中。哺乳动物细胞不受限制并且可以是本文所述的任何哺乳动物细胞或哺乳动物细胞的混合物。在一些实施方案中，哺乳动物细胞选自平滑肌细胞、成纤维细胞和/或内皮细胞。

本文所公开的方法的一些实施方案包括以下步骤：

在步骤1中，使用标准技术采购、生产或制造机械坚固的管状多孔ePTFE结构。该结构本质上可以是纯管状的，或者它可以具有附加的特征部，诸如肋、凸缘、锚定点或设计用于增强功能或与其他结构整合的其他此类架构附加物。该结构中空隙空间的量(相当于管道的孔隙度)是可调的，并且可以是均匀的，或者可以局部定制以改变最终组合物中孔隙度和刚度的量和位置。

在步骤2中，可以用其他材料或工艺处理多孔结构以改变化学特性、生物特性或物理特性，诸如提高亲水性或材料表面能、生物活性或其他期望的特征，以便有利于制造或增强最终产品。

在步骤3中，多孔管结构中的整个空隙空间被能够与水溶液混溶的初始非极性溶液浸渍。这可以通过浸没或通过借助真空、压力、超声处理或其他技术使溶液流动通过多孔结构来完成。

在步骤4中，用初级水溶液代替初始非极性溶液。这可以通过与步骤3中所述类似的技术来实现。

在步骤5中，用次级材料溶液代替水溶液。该次级材料可能包含或可能不包含由最终应用确定的细胞或其他生物材料。该次级材料可以是生物材料、聚合物、复合材料或其他组合物，但必须是液体形式。这可以通过与步骤3和4中所述类似的工艺来完成，并且可以单独发生或可以与其他结构或工程化支架的制造结合发生，以便将管状结构整合到可灌注的构造体中。

在步骤6中，材料在ePFTE管道的互连多孔结构内聚合、胶凝、交联、粘结或以其他方式制成固体。如有必要，可以在次级材料固化之前或之后清理管道的管腔。

在步骤7中，当前专利管状结构可以按原样使用，或者可以进一步加工或结合到后续结构或工程化组织中。这可以通过模制、铸造或其他此类技术来完成。在该工艺中，次级材料可以被浸渍到多孔结构中，与工程化构造体中的类似材料接触，随后被交联、粘结、固化或以其他方式凝固，使得其形成横跨多孔结构和部分或全部工程化支架两者的粘聚均匀的单块材料。该支架的部分或部件可以在整合管状结构之前制造，或者管状结构可以充当用于制造支架的基座或部件。

在步骤8中，工程化支架已完成，并且管状结构的管腔可以通过倒刺连接、插管、外科手术吻合或其他此类方式进入。多孔管状结构提供了用于坚固连接的机械稳定结构，使得液体或气体能够流入或流出管腔以及所吻合或附接的组织或血管。

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出于描述和公开的目的，所标识的所有专利和其他公布均明确地以引用方式并入本文，例如，在此类公布中描述的可以与本发明结合使用的方法。提供这些公布仅由于它们的公开先于本申请的申请日期。在这方面，任何内容都不应被解释为承认发明人无权凭借在先发明或在先公布或出于任何其他原因提前此类公开。有关这些文件的日期或内容的所有陈述均基于申请人可获得的信息，并不构成对这些文件的日期或内容的正确性的任何承认。

本领域技术人员容易理解，本发明非常适合实现这些目标并获得所提到的目的和优点以及其中固有的那些目的和优点。本文的描述和示例的细节代表某些实施方案，是示例性的，并且不旨在限制本发明的范围。本领域的技术人员将想到其中的修改和其他用途。这些修改包含在本发明的实质内。对于本领域技术人员将容易显而易见的是，在不脱离本发明的范围和实质的情况下，可对本文公开的发明进行各种替换和修改。

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除非另外指出或者除非对于本领域普通技术人员显而易见会出现矛盾或不一致，否则当权利要求或说明书涉及物质组合物时，应当理解，根据本文所公开的任何方法制备或使用物质组合物的方法以及将物质组合物用于本文所公开的任何目的的方法是本发明的各方面。除非另外指出或者除非对于本领域普通技术人员显而易见会出现矛盾或不一致，否则当权利要求或描述涉及方法时，例如，应当理解，制备可用于执行该方法的组合物的方法以及根据该方法生产的产品是本发明的方面。

当本文给出范围时，本发明包括其中包括端点的实施方案、其中排除两个端点的实施方案以及其中包括一个端点而排除另一端点的实施方案。除非另外指出，否则应当假设包括两个端点。此外，应当理解，除非另外指出或从上下文和本领域普通技术人员的理解中显而易见，否则表示为范围的值可以在本发明的不同实施方案中采取所述范围内的任何特定值或子范围，除非上下文另有明确说明，否则取至范围下限单位的十分之一。还应当理解，在本文陈述一系列数值的情况下，本发明包括类似地涉及由该系列中的任何两个值限定的任何中间值或范围的实施方案，并且最低值可以被视为最小值，而最高值可以被视为最大值。如本文所用的数值包括以百分比表示的值。对于本发明的其中数值以“约”或“大约”开头的任何实施方案，本发明包括其中叙述精确值的实施方案。对于本发明的其中数值不以“约”或“大约”开头的任何实施方案，本发明包括其中该值以“约”或“大约”开头的实施方案。

如本文所用，“A和/或B”(其中A和B是不同的权利要求术语)通常意指A、B中的至少一者或者A和B两者。例如，与另一序列互补和/或杂交的一个序列包括(i)与另一序列互补的一个序列，即使该一个序列在所有条件下均不一定与另一序列杂交，(ii)与另一序列杂交的一个序列，即使该一个序列不与另一序列完全互补，以及(iii)与另一序列互补同时又杂交的序列。

除非另有说明或从上下文中显而易见，否则“大约”或“约”通常包括在任一方向(大于或小于该数字)上落入数字的1％范围内，或者在一些实施方案中落入数字的5％范围内，或者在一些实施方案中落入数字的10％范围内(除了该数字不允许超过可能值的100％的情况之外)。应当理解，除非明确相反地指出，否则在本文受权利要求保护的包括多于一个动作的任何方法中，该方法的动作的顺序不一定局限于叙述该方法的动作的顺序，但是本发明包括其中顺序受到如此限制的实施方案。还应当理解，除非另外指出或从上下文中显而易见，否则认为本文所述的任何产品或组合物都可以是“分离的”。

如本文所用，术语“包括”或“包含”用于指代对本发明至关重要的组合物、方法及其相应组分，但还可包含不论是否至关重要的未指定要素。

如本文所用，术语“基本上由...组成”是指给定实施方案所需的那些要素。该术语允许存在在实质上不影响本发明的该实施方案的基本和新颖或功能特征的附加要素。

术语“由...组成”是指如本文所述的组合物、方法及其相应组分，其不包括在实施方案的描述中未叙述的任何要素。

实施例

实施例1

在一个实施例中，多孔管状结构是一段膨体聚四氟乙烯(ePTFE)，其是最初由Gore开发的一种可商购获得且高度可调的生物惰性材料。通过改变加工过程中的膨胀速率和加速度(以及其他参数)，可以获得孔隙度高达并超过80％的管道，这为次级材料的整合提供了大量的空隙空间。ePTFE管的内径为3mm，外径为6mm，并且长度为50mm。ePTFE管道的一端放置在倒刺配件上，而另一端用倒刺配件和封闭件盖住。将管道的开口端连接到注射器，并用温热至37℃的70％异丙醇溶液手动填充管道。通过对管道的管腔加压，溶液通过管道的壁被挤出，浸渍空隙空间并完全排空管道孔中的任何空气。然后将管道附接到注射器或泵送系统，并在37℃下用含有10重量％明胶的溶液加压。管道的加压迫使溶液通过管道的壁进入被异丙醇溶液占据的空隙空间，混合并最终用明胶溶液完全替换空隙空间中的溶液。足够的体积通过管道以确保完全排空异丙醇。

然后取下管道的盖帽，将管道从泵上取下，并让明胶溶液从管道中排出。然后重新附接注射器，使管道的另一端保持打开状态，并使37℃盐水溶液一次性通过管道，以去除管道内部残留的任何单独的明胶层，其可能会在以后分层。然后将管道从倒刺配件中取出，并放入4℃盐水溶液浴中，以使残留在多孔管道的空隙空间中的明胶溶液发生热交联和胶凝化。此时，可以存储或修剪并进一步操作管道以将其包含在下游制造中。

将浸渍有明胶的管道结合到组织支架中。具体地，管道的管腔与牺牲材料配合，这将在支架中形成通道结构，并且整个装置在单个步骤或一系列步骤中模制，从而产生其中管状结构嵌入类似明胶材料中的支架。在模制过程中，支架中的明胶与管状结构中的明胶成一体并粘聚，并且随后可以使用酶促方式、化学方式或其他方式来交联。最终结果是基于明胶的支架具有单一的一体化水凝胶材料，该材料相互渗透高度多孔的管状支撑结构，从而在支架构造过程中原位制造机械坚固的管状结构。

在本发明的附加实施例中，明胶溶液含有细胞，诸如平滑肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞。

在本发明的附加实施例中，除了用明胶溶液浸渍之外或代替用明胶溶液浸渍，管道还用GelMA、胶原、脱细胞天然ECM或其他此类生物材料浸渍。

在本发明的附加实施例中，管道的不同区域用不同的溶液浸渍，以实现可变的功能或者从一种组织类型或构造到另一种组织类型或构造的转变。

在本发明的附加实施例中，ePTFE管在一端具有凸缘和/或倒刺特征部，以增加界面表面积并且改善与较大构造体的总体整合。

在本发明的附加实施例中，ePTFE管道沿其长度具有可变的特性，诸如可变的孔隙度或刚度以改善功能。

在本发明的附加实施例中，ePTFE管道具有分支结构或沿其长度逐渐变细以调节流体的灌注和分布。

Claims (28)

1.一种导管，所述导管包括管状结构和内部管腔空间，所述管状结构包含嵌入生物相容性胞外基质材料中的多孔生物相容性聚合物。

2.根据权利要求1所述的导管，其中所述多孔生物相容性聚合物是膨体聚四氟乙烯。

3.根据权利要求1至2所述的导管，其中所述多孔生物相容性聚合物包括具有直径为0.1μm至0.5μm的孔径和大于50％的孔隙度的孔。

4.根据权利要求1至3所述的导管，其中所述生物相容性胞外基质材料是聚合的并且包括明胶、甲基丙烯酰基明胶、胶原或脱细胞天然胞外基质。

5.根据权利要求1至4所述的导管，其中所述内部管腔空间具有0.1cm至10cm的直径。

6.根据权利要求1至5所述的导管，其中所述导管还包括任选地选自平滑肌细胞、成纤维细胞和/或内皮细胞的哺乳动物细胞。

7.根据权利要求1至6所述的导管，其中所述导管的一端或两端通过外科手术与体内的天然脉管系统吻合。

8.一种装置，所述装置包括根据权利要求1至7所述的导管，所述导管具有嵌入组织支架中的第一端，所述组织支架包括所述生物相容性胞外基质材料和血管通道系统，其中所述导管的所述管腔空间被构造成与所述血管通道系统流体连通。

9.一种装置，所述装置包括组织支架和导管，其中

所述组织支架包括生物相容性胞外基质材料和血管通道系统，

所述导管包括管状结构和内部管腔空间，所述管状结构包含嵌入所述生物相容性胞外基质材料中的多孔生物相容性聚合物，

其中所述管状结构具有嵌入并整合到所述组织支架的所述生物相容性胞外基质材料中的第一端和被构造成连接到流体源的第二端，并且其中所述管腔空间被构造成与所述流体源和所述血管通道系统流体连通。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述多孔生物相容性聚合物是膨体聚四氟乙烯。

11.根据权利要求9至10所述的装置，其中所述多孔生物相容性聚合物包括具有直径为0.1μm至10μm的孔径和大于50％的孔隙度的孔。

12.根据权利要求9至11所述的装置，其中所述生物相容性胞外基质材料是聚合的并且包括明胶、甲基丙烯酰基明胶、胶原或脱细胞天然胞外基质。

13.根据权利要求9至12所述的装置，其中所述内部管腔空间具有0.1cm至10cm的直径。

14.根据权利要求9至13所述的装置，其中所述导管还包括任选地选自平滑肌细胞、成纤维细胞和/或内皮细胞的哺乳动物细胞。

15.根据权利要求9至14所述的装置，其中所述血管通道系统还包括任选地选自平滑肌细胞、成纤维细胞和/或内皮细胞的哺乳动物细胞。

16.根据权利要求9至15所述的装置，其中所述血管通道系统具有约0.01mL至约10L的体积。

17.根据权利要求9至16所述的装置，所述装置还包括第二导管，所述第二导管具有第二管腔空间、嵌入所述组织支架的所述生物相容性胞外基质材料中的第一端和被构造成连接到流体出口的第二端，其中所述管腔空间、血管通道系统和第二管腔空间被构造成彼此流体连通，与所述流体源和所述流体出口流体连通。

18.根据权利要求9至17所述的装置，所述装置还包括膜、第二血管通道系统、具有第三管腔空间的第三导管和具有第四管腔空间的第四导管，其中

所述血管通道系统和所述第二血管通道系统被构造成跨所述膜流体连通，

所述第三导管具有嵌入所述组织支架的所述生物相容性胞外基质中的第一端和被构造成连接到第二流体源的第二端，

所述第四导管具有嵌入所述组织支架的所述生物相容性胞外基质中的第一端和被构造成连接到第二流体出口的第二端，并且

所述第三管腔空间、第二血管通道系统和第四管腔空间被构造成彼此流体连通，与所述第二流体源和所述第二流体出口流体连通。

19.一种制造导管的方法，所述方法包括

提供具有内部管腔空间并包含多孔生物相容性聚合物的管状结构，

用第一溶液灌注所述管状结构的所述孔和管腔空间，

通过用包含液化胞外基质材料的所述水溶液灌注所述管状结构的所述孔和管腔空间来替换所述第一溶液，以及

通过使所述液化胞外基质材料聚合以形成所述导管来将所述管状结构嵌入胞外基质材料中。

20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括提供包含所述胞外基质材料的组织支架以及将所述导管的第一端嵌入所述组织支架的所述胞外基质材料中。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述组织支架还包括血管通道系统，并且将所述第一端嵌入所述胞外基质材料中使得所述管腔空间被构造成与所述血管通道系统流体连通。

22.根据权利要求19至21所述的方法，其中所述第一溶液包含能够灌注到所述孔中的表面活性剂。

23.根据权利要求19至21所述的方法，其中所述第一溶液是非极性的并且能够混溶于所述水溶液中。

24.根据权利要求19至23所述的方法，其中所述多孔生物相容性聚合物是膨体聚四氟乙烯。

25.根据权利要求19至24所述的方法，其中所述多孔生物相容性聚合物包括具有直径为0.1μm至10μm的孔径和大于50％的孔隙度的孔。

26.根据权利要求19至25所述的方法，其中所述生物相容性胞外基质材料是聚合的并且包括明胶、甲基丙烯酰基明胶、胶原或脱细胞天然胞外基质。

27.根据权利要求19至26所述的方法，其中所述内部管腔空间具有0.1cm至10cm的直径。

28.根据权利要求19至27所述的方法，所述方法还包括将哺乳动物细胞添加到所述血管通道系统和/或所述导管中。