CN102462561A - 一种sis软组织修复补片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SIS软组织修复补片的制备方法以及由该方法制得的软组织修复补片，本发明还涉及软组织修复补片在组织修复中的用途。

Description

一种SIS软组织修复补片及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种软组织修复补片及其制备方法，具体的说，涉及一种SIS(small intestinal submucosa，小肠黏膜下层材料)组织修复材料的制备及其制备方法以及其用途。

背景技术

组织创伤或缺损是临床上常见的病症，如体内手术引起的创伤、器官组织部分缺损，疝气、体表皮肤损伤等，其严重影响病人的生活质量，是医学上必须面对和亟待解决的难题。

目前市场上用于组织修复的材料主要有两类：一类是聚丙稀、聚酯、聚四氟乙烯等高分子合成材料，但因其都是细菌良好的粘附载体，细菌粘附于其上后即可产生使其免受宿主免疫防御机制和抗生素作用的生物被膜，从而得以在局部长期成活并可导致伤口的慢性感染；另一类是生物组织衍生材料，由人的异体或哺乳类动物的膜状或片状组织经理化处理而成的具有三维空间框架结构的细胞外基质构成，其组织相容性、稳定性上均经受住了考验，但临床效果不理想。原因是其自然成型为平片，且表面孔隙率低，不利于细胞贴附、增殖，从而延长组织修复时间或引起伤口慢性感染。因而，需要一种便于应用的全新的软组织修复补片来满足临床的需求。

人的异体或哺乳动物的膜状或片状组织经特殊方法处理而成的具有三维空间框架结构的细胞外基质是天然生物衍生医药材料，应用领域及市场前景广泛，如外科创伤手术、泌尿系统缺损组织修复、整形美容等。哺乳动物小肠主要由4层组成，由里到外分别为黏膜层、黏膜下层、肌层、浆膜层。小肠黏膜下层由一层致密的结缔组织构成，其结构包含呈网状排列的胶原纤维(主要是I型、III型，还有少量VI型和V型)、均由α₁、α₂、α₃肽链组成。其中α₁肽链可与细胞表面的特异受体结合，激活信号传导通路，促进细胞的粘附、增殖和分化。大量的羟基基团也能促进细胞粘附，胶原蛋白参与细胞分化，控制细胞粘附，调节细胞生长，有助于维持细胞基质的网状结构。同时小肠黏膜下层还含有大量蛋白聚糖、糖蛋白和多种生长因子等；即使经物理化学方法处理后仍然有活性。没有血管又不含细胞，作为异体移植物植入体内不会引起明显的免疫排斥反应，已在实验研究中成功地应用于修复血管、膀胱、骨、软骨、肌腱、半月板软骨组织，呈现出良好的临床应用前景。

经大量研究证明，SIS具有良好的生物相容性，对多种细胞具有促进粘附、增殖、分化的作用。作为体内组织工程材料，SIS能够提供暂时的机械支持力，在承受体内周围组织压力的同时，为本体组织提供足够的生长空间长入再生，8～12周SIS完全降解。此外，SIS具有部位特异性的组织再生的能力，能迅速诱导细胞浸润，刺激血管生成和宿主细胞的长入和分化，产生的再生组织在结构和功能上均与原组织相似。因此，无论是实验还是临床，SIS都具有良好的组织修复性能。

组织工程修复与支架材料应该具备如下条件：1.有良好的生物相容性和无抗原性，不会与受体发生免疫排斥反应；2.可降解性和降解速率可控性；3.维持生长在其上的细胞形态和表型，并增进细胞的粘附和生长，诱导组织再生最终形成完整的生物组织；4.有一定的空隙率便于组织间的营养和物质空气的交换；5.有一定的机械强度能够对组织起到支持作用。

SIS作为一种天然细胞外基质生物材料，几乎拥有上述所有特性。目前关于SIS的制备工艺过程简单，大多局限在单独脱细胞上，总体来说都会存在脱脂脱蛋白或者消毒不充分的问题，从而导致材料存在一定的免疫原性和抗原性，同时其单层产品机械强度低、且产品形状结构单一，不利于软组织的修复。

发明内容

本发明的目的之一是制备一种SIS(small intestinal submucosa，小肠黏膜下层材料)软组织修复补片。

为了实现本发明目的，本发明采用物理化学和生物学等处理方法，对诸如人的异体或哺乳类动物的膜状或片状组织进行消毒、脱细胞、交联等一系列处理，再经模具压制成型。

本发明的SIS软组织修复补片是采用人的异体或哺乳类动物的膜状或片状组织，经处理加工而成的天然细胞外基质类生物衍生材料。

SIS软组织修复补片的材料来源为人、猪、羊、狗、牛等哺乳动物或其它动物的膜状或片状组织，诸如原材料可以采用猪小肠或羊小肠。主要是通过机械法去除膜状或片状组织中的脂肪、浆膜层、肌层和黏膜层。获得黏膜下层。

所述对SIS的处理方法是机械法、物理化学法和生物学等处理方法间的组合。

本发明的SIS软组织修复补片的制备方法，其包括如下步骤：将小肠黏膜下层材料以任意顺序进行清洗、消毒处理、脱脂处理、脱细胞处理、交联处理、制孔处理，最后经冷冻干燥而成。

其中，所述的消毒处理为在常温下采用消毒液对小肠黏膜下层进行浸泡处理。SIS与消毒液的质量体积比为1∶1-10(g/ml)。

具体的消毒方式为：用0.05-2％的过氧乙酸和1-10％的乙醇的混合水溶液浸泡10-60分钟，或者0.01-0.05M的乙二胺四乙酸二钠溶液浸泡1-6小时，或者0.01-1％氢氧化钠溶液浸泡4-12小时，5-20％的硫酸新霉素溶液浸泡15-60分钟进行联合消毒处理。

消毒处理完后用纯化水彻底超声清洗，根据需要清洗时可换纯化水进行多次清洗，一般清洗1-5次。

所述脱脂处理为采用有机溶剂常温下对SIS经1-5次浸泡处理，每次浸泡6-12小时。SIS与有机溶剂的质量体积比为1∶1-10(g/ml)。

所述有机溶剂为无水乙醇、甲醇、氯仿、二氯甲烷、三氯甲烷中一种或多种混合的溶液。优选混合比例为1∶8-1∶6。每次要换新鲜溶液，为保证充分脱脂，处理过程可通过超声作用的辅助处理；处理完后用纯化水1-5次超声清洗。

所述脱细胞处理是常温下用具有脱细胞作用的溶液浸泡处理，SIS与脱细胞溶液的体积比为1∶1-10(g/ml)。所述脱细胞溶液为高渗盐水(5-10％的氯化钠溶液浸泡12-48小时)、酶溶液(如0.05-0.5％(g/ml)的胰蛋白酶溶液和/或30-50U/ml DNA酶溶液浸泡12-36小时)、酸溶液(如0.5-1M盐酸溶液浸泡1-4小时)、碱溶液(如0.01-1％氢氧化钠溶液浸泡2-8小时)、盐溶液(如0.01-0.05M的乙二胺四乙酸二钠溶液浸泡1-6小时)中的一种或两种以上混合溶液进行浸泡处理。上述的脱细胞处理可以达到很好的生物相容性。

脱细胞处理完后用纯化水彻底超声清洗，根据需要清洗时可换纯化水进行多次清洗，一般清洗1-4次。

所述交联处理是常温下采用交联剂戊二醛(0.2-0.8％、pH＝7.2-7.4)、京尼平(0.5-1.5％、pH＝7.2-7.4)等一种或多种混合溶液进行浸泡处理12-48小时。

所述制孔处理是常温下采用1-3M的氯化钠溶液浸泡12-24小时，然后经冷冻干燥使样品脱水，再将干燥后的样品浸泡在纯水中12-48小时，最后在特制模具压制下经冷冻干燥成型。由此获得较大表面孔隙率的产品(参见图2)，而提高孔隙率，可有利于周围正常组织细胞的贴附、迁移、增殖与分化，从而利于创伤愈合。

所述产品经特制模具压制成型处理是将样品表面空隙疏松一面即浆膜面朝向外侧，相对空隙致密的一面朝向内侧，再将浆膜面与粘膜面多层交替叠加，置于特殊结构的模具中，联合冷冻干燥机条件的调节，将产品压制成孔状、横纵交错的网格状、成簇集成的圆锥形式、编带形式等满足组织修复要求的特殊形状(如图3和4)。

本发明的小肠黏膜下层(SIS)在处理前，可以先对小肠黏膜下层进行表面灭菌与消毒处理，比如用新洁尔灭和碘酒进行浸泡处理。

在本发明的消毒、脱脂、脱细胞和交联处理过程中，还可适当加入磷酸盐、氯化钠、碳酸钠等缓冲溶液来调节工艺处理中的溶液体系平衡。

在本发明中，采用冷冻保护液Hanks平衡盐溶液(按重量比加0.1-10％葡萄糖、0.1-5％蔗糖、0.1-5％海藻糖、0.1-0.5％人血清白蛋白)浸泡25min，对样品进行冷冻干燥前的保护处理。

所述的冷冻干燥过程采取-80℃速冻的方式，并将样品预冻1-6小时，同时调节真空条件，使样品迅速平稳升华，保证产品表面的光滑平整性。

本发明所述的SIS软组织修复补片可以进一步加工成单层厚度为10-200um的薄膜状材料，小肠黏膜下层浆膜面一侧相对黏膜一面较粗糙，组织间空隙较大，其利于细胞贴附生长，故在产品多层叠加成型时充分考虑此优势，即浆膜层与粘膜层交替的方式叠加，同时保证浆膜层面向外侧，根据产品不同用途可以分为单层、双层、四层、六层、八层等。复合层通过交联剂和/或物理加压而成。

本发明涉及

1.一种SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，包括将动物的膜状或片状组织经脱细胞处理制成具有三维空间框架结构的细胞外基质。

2.根据项1所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其包括如下步骤：将膜状或片状组织进行清洗、消毒处理、脱脂处理、脱细胞处理、交联处理、制孔处理，和冷冻干燥。

3.根据项1或2所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其中所述动物膜状或片状组织为人的异体或哺乳类动物的膜状或片状组织，例如猪小肠或羊小肠。

4.根据项1-3中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其中所述膜状或片状组织为小肠黏膜下层材料。

5.根据项4所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述的消毒处理为在常温下采用消毒液对小肠黏膜下层进行浸泡处理。

6.根据项5所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述消毒液的处理方式为：用0.05-2％的过氧乙酸和1-10％的乙醇的混合水溶液浸泡10-60分钟，或者0.01-1％氢氧化钠溶液浸泡4-12小时，5-20％的硫酸新霉素溶液浸泡15-60分钟。

7.根据项2-6中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述脱脂处理为采用有机溶剂常温下对SIS经1-5次浸泡处理，每次浸泡6-12小时。

8.根据项7所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为选自无水乙醇、甲醇、氯仿、二氯甲烷、和三氯甲烷中的一种或多种混合的溶液，优选SIS与有机溶剂的质量体积比为1∶1-10(g/ml)，还优选混合比例为1∶8-1∶6。

9.根据项1-8中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述脱细胞处理是常温下用选自高渗盐水、酶溶液、酸溶液、碱溶液或盐溶液中的一种或两种以上混合溶液进行浸泡处理。

10.根据项9所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述高渗盐水溶液处理为10％氯化钠溶液浸泡12-48小时；所述酶溶液处理为0.05-0.5％的胰蛋白酶溶液浸泡12-36小时；所述酸溶液处理为0.5-1M盐酸溶液浸泡1-4小时；所述碱溶液处理为0.01-1％氢氧化钠溶液浸泡2-8小时；所述盐溶液处理为0.01-0.05M的乙二胺四乙酸二钠溶液浸泡1-6小时。

11.根据项2-10中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述交联处理是常温下采用交联剂戊二醛、京尼平等一种或多种混合溶液进行浸泡处理。

12.根据项2-11中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述交联处理是常温下采用0.2-0.8％的戊二醛(pH＝7.2-7.4)、0.5-1.5％的京尼平(pH＝7.2-7.4)溶液浸泡处理12-48小时。

13.根据项2-12中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述的交联处理是将单层产品采用浆膜层与粘膜层交替的方式叠加，在产品多层叠加成型时保证浆膜层面向外侧。

14.根据项2-13中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于根据产品的不同用途将其制为单层或多层诸如双层、四层、六层、八层。

15.根据项2-14中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述制孔处理是常温下采用1-3M的氯化钠溶液浸泡12-24小时，然后经冷冻干燥使样品脱水，再将干燥后的样品浸泡在纯水中12-48小时，最后在特制模具压制下经冷冻干燥成型。

16.根据项2-15中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，所述产品经特制模具压制成型处理是将样品置于特殊结构的模具中，联合冷冻干燥机条件的调节，将产品压制成满足组织修复要求的特殊形状，诸如孔状、横纵交错的网格状、成簇集成的圆锥形式、编带形式。

17.根据项1-16中任一项的方法制备的软组织修复补片。

18.项17所述的软组织修复补片，其特征在于经过特殊制孔剂处理后，产品表面形成丰富的网孔结构。

19.项17或18中所述的软组织修复补片在组织修复中的用途，诸如，组织创伤或缺损，例如损伤或薄弱软组织的修复、加强，如疝气修复、泌尿系统组织缺损修复；修复机体体表体内软组织缺损、作为组织充填材料、充当组织加强物替代筋膜、修复膜性缺损等。

本发明所述的SIS软组织修复补片，具有三维空间框架结构的细胞外基质，用于组织的修复。本发明制备的SIS软组织修复补片，其含有丰富的成纤维细胞和多种细胞生长因子及细胞外基质成分，如胶原蛋白、弹性蛋白、葡萄糖胺聚糖、蛋白聚糖等。可直接用于修复软组织器官缺损，具有三维网状多孔结构，本发明产品有较大表面孔隙率。本发明所述的SIS软组织修复补片是去除了细胞和天然抗原成分的异种细胞外基质，具有较高生物活性和生物相容性，无免疫原性和细胞毒性。

本发明所述的SIS软组织修复补片，经特制模具压制成型后其表面具有多种形状，适合于机体不同形状的创伤部位及组织缺损区，同时满足不同组织修复的强度要求，相对粗糙的产品表面也有利于周围正常组织细胞的粘附、增殖及分化，增强软组织修复效果。

本发明所述的SIS软组织修复补片的制备，其工艺过程严格完整，具有较强的系统性和完整性，能够在保证产品性能的同时，达到有效去除产品免疫原性，减少组织修复时产生的排斥和过敏反应，降低病人痛苦和手术风险，提高安全性，而且不需要与其它膜结合，本发明方法制备的SIS软组织修复补片本身就可以避免免疫排斥反应，再者交联剂的残留量亦可以达到允许的范围之内，在增强产品机械强度的同时提高了安全性。

SIS软组织修复补片在临床上可用于损伤或薄弱软组织的修复、加强，如疝气修复、泌尿系统组织缺损修复；修复机体体表体内软组织缺损、作为组织充填材料、充当组织加强物替代筋膜、修复膜性缺损等。

附图说明

图1 SIS软组织修复补片的形态变化和外周组织生长情况。A：SIS植入4天，外周组织与SIS补片组织结构较清晰，细胞数增多，有炎性细胞；B：SIS植入12天，外周组织与SIS补片组织结构不可分，细胞数较多，少见炎性细胞。

图2本发明的SIS补片(A)和市场上COOK公司的产品(B)的同等条件下的扫描电镜图片表面空隙结构的比较。

图3 SIS软组织修复补片。

图4 SIS软组织修复补片制备成型采用的模具图片。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明范围。

实施例1

取屠宰6小时内的新鲜猪小肠，将猪空肠(十二指肠和回肠之间)用蒸馏水冲洗干净，切成20cm片段，浸泡在0.5％的新洁尔灭溶液中30min，再用纯水漂洗后沿纵向剖开，机械刮除小肠粘膜、肌层和浆膜层，置于含0.2％的过氧乙酸和5％的乙醇的混合水溶液中浸泡消毒60分钟，用生理盐水漂洗，获得小肠黏膜下层；再置于乙二胺四乙酸二钠(0.05M)溶液中2小时和氢氧化钠(1％)的溶液(ph值为11-12)中浸泡8小时，温度为4℃±2℃，对小肠黏膜下层进行初步消毒与脱细胞处理；再将其浸泡在含盐酸(1mol/L)溶液中4h，置于磷酸缓冲液(PBS)中漂洗至中性；再采用无水乙醇对其进行脱脂处理12小时，样品与溶剂的体积比为1∶4(g/ml)；清水漂洗后再将其置于10％氯化钠溶液中常温浸泡24小时，之后用含0.25％的乙二胺四乙酸的0.5％的胰蛋白酶(含DNA酶)溶液37℃浸泡24小时进行脱细胞处理，再将其置于3mol/L的氯化钠溶液中持续搅拌24小时，之后采取浆膜面朝向外侧，粘膜面朝向内层的方法，各层交替叠加，平铺在具有网格状的316L不锈钢板上，进行冷冻干燥，再采用0.625％交联剂戊二醛(pH＝7.4)常温对小肠黏膜下层进行交联处理，时间为24小时，使样品各层之间发生交联作用，增强其机械强度，再采用冷冻保护液浸泡样品6小时，之后进行最后成型的冷冻干燥(-80℃预冻4小时，-55℃冻干48小时)。

实施例2

采用3％的戊巴比妥钠麻醉剂腹腔注射麻醉小鼠，再进行相关皮下植入试验，方法：先将小鼠背部毛清理干净，再采用打孔器分别将本发明产品(实施例1)植入小鼠脊背两侧皮下，再进行缝合皮肤，并进行消毒。术后动物禁食12h，分笼饲养，连续三天肌注青霉素。观察小鼠一般状态和切口部位的表现。同时在4、12、21天处死小鼠，观察SIS软组织修复补片的形态变化和外周组织生长情况。

结果：术后小鼠生长情况良好，4天手术伤口基本愈合，病理切片结果显示，SIS软组织修复补片有较好的生物相容性，同时诱导周围正常组织细胞贴附、生长、增殖。表现出较好的组织修复效果(参见附图1)。

本发明制备的SIS软组织修复补片经脱细胞处理、多层交联处理、冷冻干燥后可保存12个月，便于临床使用，其含有丰富的成纤维细胞和多种细胞生长因子及细胞外基质成分，如胶原蛋白、弹性蛋白、葡萄糖胺聚糖、蛋白聚糖等。可直接用于修复软组织器官缺损，同时本实例制备的SIS软组织修复补片具有一定的力学强度和丰富的三维网状多孔结构，能促进周围正常组织细胞向创伤部位迁移、充填、增殖及分化。能有效促进创伤愈合，抑制瘢痕形成和创面重塑，本发明产品有较大表面孔隙率(图2)。本发明所述的SIS软组织修复补片是去除了细胞和天然抗原成分的异种细胞外基质，具有较高生物活性和生物相容性，无免疫原性和细胞毒性。SIS软组织修复补片在临床上可用于损伤或薄弱软组织的修复、加强，如疝气修复、泌尿系统组织缺损修复；修复机体体表体内软组织缺损、作为组织充填材料、充当组织加强物替代筋膜、修复膜性缺损等。

可以理解的是，上面的描述仅是本发明的示例，因而本发明权利要求所保护的范围并不仅仅以此处公开的特定实施方案来限定。任何等同的实施方案将被认为在本发明的范围之内。事实上，根据前面的描述，对本发明进行有关的修改和变化对于本领域技术人员来讲都将是可能的，因而，这种修改和变化也将落在本发明所附的权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，包括将动物的膜状或片状组织经脱细胞处理制成具有三维空间框架结构的细胞外基质。

2.根据权利要求1所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其包括如下步骤：将膜状或片状组织进行清洗、消毒处理、脱脂处理、脱细胞处理、交联处理、制孔处理，和冷冻干燥；优选所述动物膜状或片状组织为人的异体或哺乳类动物的膜状或片状组织，例如猪小肠或羊小肠；优选其中所述膜状或片状组织为小肠黏膜下层材料。

3.根据权利要求2所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述的消毒处理为在常温下采用消毒液对小肠黏膜下层进行浸泡处理；优选所述消毒液的处理方式为：用0.05-2％的过氧乙酸和1-10％的乙醇的混合水溶液浸泡10-60分钟，或者0.01-1％氢氧化钠溶液浸泡4-12小时，5-20％的硫酸新霉素溶液浸泡15-60分钟。

4.根据权利要求2-3中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述脱脂处理为采用有机溶剂常温下对SIS经1-5次浸泡处理，每次浸泡6-12小时；优选所述有机溶剂为选自无水乙醇、甲醇、氯仿、二氯甲烷、和三氯甲烷中的一种或多种混合的溶液，优选SIS与有机溶剂的质量体积比为1∶1-10(g/ml)，还优选混合比例为1∶8-1∶6。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述脱细胞处理是常温下用选自高渗盐水、酶溶液、酸溶液、碱溶液或盐溶液中的一种或两种以上混合溶液进行浸泡处理；优选所述高渗盐水溶液处理为10％氯化钠溶液浸泡12-48小时；所述酶溶液处理为0.05-0.5％的胰蛋白酶溶液浸泡12-36小时；所述酸溶液处理为0.5-1M盐酸溶液浸泡1-4小时；所述碱溶液处理为0.01-1％氢氧化钠溶液浸泡2-8小时；所述盐溶液处理为0.01-0.05M的乙二胺四乙酸二钠溶液浸泡1-6小时。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述交联处理是常温下采用交联剂戊二醛、京尼平等一种或多种混合溶液进行浸泡处理；优选所述交联处理是常温下采用0.2-0.8％的戊二醛(pH＝7.2-7.4)、0.5-1.5％的京尼平(pH＝7.2-7.4)溶液浸泡处理12-48小时；还优选所述的交联处理是将单层产品采用浆膜层与粘膜层交替的方式叠加，在产品多层叠加成型时保证浆膜层面向外侧；还优选在于根据产品的不同用途将其制为单层或多层诸如双层、四层、六层、八层。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的SIS软组织修复补片的制备方法，其特征在于，所述制孔处理是常温下采用1-3M的氯化钠溶液浸泡12-24小时，然后经冷冻干燥使样品脱水，再将干燥后的样品浸泡在纯水中12-48小时，最后在模具压制下经冷冻干燥成型；还优选所述产品经模具压制成型处理是将样品置于特殊结构的模具中，联合冷冻干燥机条件的调节，将产品压制成满足组织修复要求的特殊形状，诸如孔状、横纵交错的网格状、成簇集成的圆锥形式、编带形式。

8.根据权利要求1-7中任一项的方法制备的软组织修复补片。

9.权利要求8所述的软组织修复补片，其特征在于经过特殊制孔剂处理后，产品表面形成丰富的网孔结构。

10.权利要求8或9中所述的软组织修复补片在组织修复中的用途，诸如，组织创伤或缺损，例如损伤或薄弱软组织的修复、加强，如疝气修复、泌尿系统组织缺损修复；修复机体体表体内软组织缺损、作为组织充填材料、充当组织加强物替代筋膜、修复膜性缺损等。

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