[发明专利]一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种微纳米纤维‑水凝胶组织工程输尿管及其制备方法，采用静电纺丝工艺制备；制得的微纳米纤维‑水凝胶组织工程输尿管由内至外分为4层；第1层与第4层为微纳米纤维膜，第2层和第3层为微纳米纤维‑水凝胶互穿三维网络；第2层中微纳米纤维‑水凝胶互穿三维网络的微纳米纤维三维网络为纵行取向(微纳米纤维的轴向与输尿管轴向的平均夹角为15～45°)，第3层中微纳米纤维‑水凝胶互穿三维网络的微纳米纤维三维网络为环形取向(微纳米纤维的轴向与输尿管周向的平均夹角为15～45°)；微纳米纤维三维网络是由长径比大于10000的微纳米纤维构建且超过99％的纤维呈单分散状态的自锁三维网络。本发明的方法简单易行，制得的微纳米纤维‑水凝胶组织工程输尿管性能优异。

技术领域

本发明属于组织工程技术领域，涉及一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管及其制备方法。

背景技术

输尿管是连接肾脏与膀胱的管状组织，起运输尿液的作用，具备一定的弹性和防尿液渗透性能。输尿管在受到创伤、坏死、医源性损伤及肿瘤等侵害时，需要进行手术修复。目前临床上常常采用自体组织进行修复，如肠、口腔粘膜、腹膜组织等。然而，由于缺少肌肉层，这些组织不具备与输尿管接近的弹性及尿不渗透性。由于组织工程技术的发展，出现了用人工材料进行输尿管修复的研究。其基本思路为，采用可降解高分子材料，如聚乳酸、聚己内酯等浇注成多孔材料，并在其表面涂覆自体细胞，体外培养一段时间后，植入输尿管缺损部位。然而该类方法过程复杂，成本昂贵，尤其是制备过程耗时过长，难以满足多变的临床情况。

原位组织工程技术是指将组织工程支架先行植入到体内缺损部位，支架在体内原位募集细胞，细胞之间互相桥接形成组织，支架在此期间逐渐降解退化为组织生长提供空间，最终完成组织修复。原位组织工程技术在血管组织工程、神经组织工程及骨组织工程等领域有相关报道，其实际效果与临床应用仍存在差距，主要是因为支架成分、结构及机械性能与人体组织仍存在较大区别。如血管组织工程支架，自然血管和人工血管之间机械性质的不同，导致吻合口处血流动力学的改变，引起应力集中，增加了血栓的形成和新生内膜的增生。神经组织工程支架也普遍存在力学性能较差，降解速率不宜控制，对神经造成卡压等问题。

支架作为组织工程的核心元件，在进行组织工程培养时，针对目标组织的结构、环境、力学性能对支架进行系统性设计是原位组织工程技术的重中之重。而目前针对输尿管的原位组织工程的探索目前未见报道。实际上输尿管管壁可分为三层，由内到位分别为粘膜层、肌层及外膜层。其中，肌层内侧为纵行肌层，外侧为环形肌层；而肌层有重要的生理意义，主要成分有胶原纤维和弹性蛋白，这种结构赋予输尿管良好的力学强度和弹性模量。

因此，在设计和制造输尿管组织工程支架材料时，应该尽可能地模拟自然输尿管的细胞外基质的成分、三维结构、生理功能及机械性能。理想的组织工程输尿管支架除了应该具有良好的材料生物相容性、可降解性、具有良好的材料-细胞界面及一定的三维结构外，还应具有一定的机械强度。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管及其制备方法。本发明提出的人工制备的输尿管组织工程支架进行了合理的设计，在植入后提供力学性能及防止尿液渗透，并对组织的生长起到诱导作用，最终形成的再生输尿管和人体原有的输尿管有相近的解剖结构和生命功能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管，由内至外分为4层；

第1层与第4层为微纳米纤维膜，第2层和第3层为微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络；

第1层提供主要的力学性能和隔离尿液功能；第2层和第3层作为细胞黏附的支架，且具备一定的取向结构及自锁性能，防止输尿管的伸长和扩张；第4层起加固作用。

第2层中微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络的微纳米纤维三维网络为纵行取向，第3层中微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络的微纳米纤维三维网络为环形取向；