[发明专利]一种复层螺旋尿道组织工程支架的制备方法

说明书

一种复层螺旋尿道组织工程支架的制备方法，以热塑性可降解聚合物为打印原料，采用熔融沉积型3D打印机制备带有镂空花纹的矩形长条胚体，并螺旋卷曲后得到胚体螺旋管，经热处理、嵌套后得到由内外层胚体螺旋管组成的双层支架，并用聚乳酸缝合线将双层支架一端缝合，在外层胚体螺旋管内壁上依序内衬培养时转染了血管内皮生长因子和成纤维细胞生长因子的内皮细胞片层、尿路上皮细胞片层以及培养时转染了人血小板生长因子的平滑肌细胞片层，并填充细胞外基质，再缝合双层支架的另一端，经凝血酶固定后即可得尿道组织工程支架。本发明制备得到的支架能够保持尿道通畅，有利于愈合受损伤的尿道组织，及时实现尿道支架的血管化并能快速实现血运重建。

技术领域

本发明属于生物医疗器械领域，具体涉及一种用于治疗尿道缺损等尿道疾病组织工程尿道支架的制备技术。

发明背景

现有尿道支架制备方式的缺陷在于：利用聚合物薄膜卷曲成的支架虽然易于制造且具有较高的顺应性，但在降解过程中容易产生突然崩解的现象，形成较大的碎片，容易造成尿道堵塞，妨碍尿道进行正常的生理活动；另外单纯依靠螺旋支架的自扩张性，扩张速率相对缓慢，存在着支架植入后脱位的可能。编织成型的支架的制备过程缓慢，效率不高，费时且缺乏对支架结构的精确控制；顺应性不足抗弯强度较高，在支架在植入之后患者的异物感强烈。采用如心血管冠脉支架的激光雕刻技术在支架表面雕刻镂空的花纹可以达到增加支架的自膨胀性，但是该技术的成本较高。用传统的支架制造方法可重复性差，并且限制了支架结构设计的改进。

尿道缺损常见病例为小儿尿道下裂，尿道下裂最佳手术治疗时间段为6-18月大，此时小儿尿道直径较细小，常在4.0-7.0mm之间。XYZ三轴熔融沉积型3D打印机在Z轴方向堆积时受到仪器本身精度的限制，达不到长而细且精密的支架的结构要求，此外通过直接Z轴方向堆积打印出来的支架存在支架壁厚较厚的情况，壁厚较大时会存在支架较硬而缺乏顺应性和径向的弹性，无法满足支架的相关力学性能要求，同时在Z轴方向直接堆叠时不能满足支架在成型过程中温度条件的一致性。另外，在治疗长短尿道缺损时需要满足人体生理构造特征，支架需要具备一定的顺应性能才不致介入人体内的异物感。针对这一缺陷的改进，目前比较先进的3D打印快速成型技术如中国专利CN 102149859A中所述的支架采用3D4轴快速成型系统制备出的支架虽然打印出来的支架顺应性可观，但是由于打印过程速度较快，高分子材料冷却速率快导致支架整体脆性较大，径向支撑力不足，难以维持尿道的畅通性。另外其对设备的要求较XYZ 3D打印系统精度要求高，以及支架直径的变换困难；设备成本的提高也增加了支架的整体成本。此外，如文献1所述采用紫外光固化成型(SLA)联立连续液态界面生产(CLIP)技术虽可实现超细血管支架的制备，但该制备手段对需要使用精密的仪器；除此之外，SLA制造方式的原材料为光敏树脂，其在形成体型结构达到固化的目的时，固化的树脂材料应用于人体内后的降解机制不再是类聚乳酸一类的线性材料的降解机制，其降解机制为体型高分子材料典型的吸水溶胀的机制，存在着植入人体后的诱发安全隐患的风险(见非专利文献1)。

利用快速成型技术在生产过程中，以聚乳酸材料为例为例，其从高温打印机喷头中流出并沉积在打印机的热床表面，骤降的温度接近于或低于聚乳酸的玻璃化转变温度(Tg)，在该Tg值以下，高分子链运动困难，分子链的链段单元被冻结，难以形成规整排列。导致打印成品在室温下基本上呈现玻璃态，其强度低，脆性大，无法满足支架的力学性能要求。

单纯地将携带有细胞植入生物体内缺损部位附近容易存在因营养物质供应不足而导致细胞死亡的问题。当三维组织的厚度达到一定的水平(＞1cm)时，营养物质和氧气的输送以及废物的排出将直接影响组织内细胞的存活和生理功能的实现，故细胞不能在较厚且不连通的组织或者器官内存活以及增殖。

由于上述原因，一种可重复性高，效率高，低成本，支架弹性，径向支撑力，顺应性良好的管状支架的制备方法亟待提出。同时针对不同的人体腔道环境的支架尺寸需要灵活调控；以及联合尿道组织工程技术并植入人体后尽快实现血运重建也是现有技术的难点。

发明内容