專利名稱：用于神經和血管移植的胎膜管的制作方法
技術領域：
本發明涉及神經和血管移植用的胎膜管。
胎膜、羊膜和絨毛膜作為首選材料，是基于以下幾個原因。雖然動物胎膜也可采用，但最好使用人體胎膜。(1)作為本發明的一個方面，我們通過實驗說明了人體羊膜和絨毛膜管在大鼠身上具有低免疫性，這是當采用點跡和ELISA技術測出膜中的各種抗原(主要是Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類膠原、纖維結合素和昆布氨酸)時而被證實的;(2)人體胎盤的獲取無數量限制，且價格低廉;(3)90年來羊膜和絨毛膜一直被廣泛用于醫療和外科適應癥中;(4)它們可被用于新血管再造術中;(5)它們還可被植入人體皮下組織中，在七周內不會有急性排異反應。胎膜具有復雜的生化結構和不尋常的物理性質。它們可用下面描述的處理方法從物理上改造成為半硬的、有彈性的，具有不同長度、直徑和厚度的管子。羊膜和絨毛膜的生化成分主要為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類膠原、昆布氨酸、纖維結合素及其它的糖蛋白。已經發現昆布氨酸通過與屬于受體整合素成員的軸突糖蛋白反應可促使軸突伸張。我們所進行的免疫細胞化學研究使我們能改進我們的羊膜和絨毛膜處理方法，以將昆布氨酸保留作為膜管的主要成分，這將在下面敘述。
雖然最好是使用人體羊膜和絨毛膜，但本發明的另一方面還包括來自其它動物(例如牛)的羊膜和絨毛膜。
臨床上認為神經自體移植是用來重新構造神經間隙的方法。神經自體移植的缺點表現在許多方面即需要進行附加的外科手術，在供體的傷口處可能會有麻木或感覺過敏的問題，而且經常會受到移植體尺寸的限制。雖然神經異體移植可以克服自體移植的許多缺點，但排異反應是一個主要問題，盡管可使用免疫控制劑，仍限制了它的臨床應用。
在神經研究方面目前的課題和今后的方向，集中在研制臨床用的理想的神經導管。研究者們已經采用了多種不同的材料，包括硅酮橡膠、聚四氟乙烯、聚原酸酯、polyglactin(一種可吸收外科縫線的材料)、間皮管、肌內基底層以及血管移植物作為神經管。上述每種材料均有缺點，都不能提供理想的再造神經材料。理想的神經導管，應是容易獲得的、價廉、容易制造、具有不同尺寸的、非致免疫的、多孔的、不易折、可生物退化的，而且具有可提供對再造軸突有利環境的生化成分。如下所述，我們研制了一種采用人體羊膜的神經導管，它具有理想的神經管所具有的許多特性。
許多研究者最近試用膠原作為神經管。這種膠原在原體中必需為異體基因的或異體生殖的，從而可產生妨礙神經再造的免疫反應。對本發明的羊膜、絨毛膜神經管的免疫測試，顯示出很小的免疫反應，從而避免了妨礙神經再造的因素。盡管羊膜、絨毛膜管顯示出生物退化性及整體的結構重組，同時在電子顯微鏡下可觀察到限于管壁周圍的局部性輕微的炎癥細胞浸潤，但它還沒有產生類似于長期神經壓迫癥的病變。而后者是采用硅酮橡膠管作神經再造時遇到的主要問題。
對采用羊膜、絨毛膜管作神經再造所進行的功能及形態學分析證實，它優于神經自體移植和硅酮管。
此外，當發生血栓而將血管切斷并將血管段去除時，需要有將血管近體端和遠體端連起來的血管。在旁路手術中，可避免為此目的而從腿中剝落靜脈;同樣，當病人沒有足夠的靜脈來替代被去掉的發生血栓的動脈時而進行的隨后的旁路手術中，也是如此。而且，移植靜脈壁破損及其管腔閉塞而使供體處發病是主要問題，從而限制了它的應用。用于血管移植中的靜脈血管，一般取自病人的腿或臂。供體病變以及作為冠狀動脈旁路和周圍血管插入旁路移植物的靜脈移植物不可予料的開放，是眾所周知的。已經試用了幾種血管移植物，常用的包括保存的牛靜脈移植物、滌綸修復移植物、特氟隆及臍動脈移植物。血栓的高發病率以及移植物的感染也是一個問題。作為理想的血管移植物來說，應當是無血栓基因的、易處理的、具有不同直徑及長度、可伸長及有彈性的。
本發明的羊膜、絨毛膜膠原管為非免疫基因的，且很容易制成各種長度和直徑的管子。本發明的羊膜和絨毛膜管子非常適于用作神經移植物及用于冠狀動脈旁路或血管旁路手術中的旁路血管。
本發明提供了用于移植以在神經及血管間隙搭橋的血管或導管。從胎盤的羊膜和絨毛膜中獲得的膜狀Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ類膠原的物理性質經改性并制成管子，從而可保持其開放性和彈性，以使血液經其管腔流過，且其管壁可耐受內部壓力，其中膜的胎面或光滑面向內，則在神經移植情況下可促進軸突生長。
根據本發明的一方面，為了提供這種移植物，從新鮮胎盤而最好是人的胎盤中獲取羊膜和絨毛膜，將羊膜和絨毛膜層從胎盤上分離并彼此分開，復蓋在膜的胎面上的基層上的細胞單層材料被去掉，例如可通過浸在胰蛋白酶或胃蛋白酶中，將羊膜和絨毛膜在磷酸鹽緩沖液或蒸餾水中反復沖洗至干凈，再用伽馬射線或化學交聯劑如戊二醛使羊膜或絨毛膜交聯，對組織進行消毒，提供抗病毒感染，增強其強度并使該材料從片狀重新模制成導管狀。然后將羊膜和絨毛膜片分層纏繞，以使光滑的胎面朝向光制管子的內表面。纏繞層數取決于管子的長度和直徑。再將管子干燥，放入瓶中，密封并加標簽，如需要可用250萬拉德的伽馬射線再次照射以進一步消毒，并使導管膠原進一步交聯。如果需要，可將各層用適當的膠例如纖維蛋白膠粘在一起，以避免脫開，特別是用于血管移植的較大的導管。
隨后在-20℃下將管子或導管儲存備用。
對于神經移植來說，在植入羊膜和絨毛膜管時可在其中使用神經促進素，例如基底層顆粒、纖維結合素、膠原提取物、神經生長素或其它生長素。
因此，本發明的目的在于提供一種將切斷的周圍神經的近體和遠體根相接或將血管的近體和遠體端相接的管狀移植物，它可避免上述已有技術中的缺點，并具有上述優點。
本發明的另一個目的是提供一種將切斷的周圍神經的近體和遠體根相接或將血管的近體和遠體端相接的移植物，它包括從人體胎盤獲取的經消毒的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類膠原層構成的管壁，該胎盤上的細胞質基本上被去掉，其胎面向內，其膠原靠輻射或化學方法交聯;該圓筒具有足夠多的層數以保持其未閉或開放;圓筒的長度大于近體和遠體根或端間的距離，其直徑至少等于與遠體根或端相連組織的直徑。
本發明的另一個目的是提供這樣一種移植物，其中的羊膜和/或絨毛膜的各層被粘在一起，以防止各層脫開。
本發明的另一個目的是提供這樣一種圓筒形移植物，其管壁可使間質液流過其中，以為移植物提供早期營養，而在神經移植的情況下，可為許旺氏細胞的生長提供營養。
本發明的另一個目的是提供一種圓筒形移植物，它作為材料包涵體的研究模型，用于神經學領域中神經再造的藥物研究。
本發明的另一個目的是提供一種神經移植物，它包括含有相關生長素的羊膜和/或絨毛膜管。
本發明另一個目的是提供一種神經移植物，它包括含有基底層顆粒的羊膜和/或絨毛膜管。
本發明的另一個目的是提供這樣一種神經移植物，它可被制成較長長度，不扭結，可保持其形狀，且其通道可保持未閉和開放。
從本說明書中可以看出本發明的其它目的、特性和優點。
下面介紹本發明的最佳實施例。
A.羊膜的獲取和制備根據本發明這一方面，從新鮮的人體胎盤獲得羊膜。胎盤來自醫院中的分娩，并在分娩后24小時內拿到。只能使用經過艾滋病和肝炎病毒檢測且不屬于濫用靜脈注射(IV)藥品等高危人群的母親產出的胎盤。應當小心，避免皮膚與血液及組織接觸，以將這些材料工作區的污染減至最低程度。
可用手指將羊膜層從胎盤上剝離。從所獲得的羊膜中選取最大的厚度均勻的羊膜片。最好用磷酸鹽緩沖溶液或蒸餾水將選出的膜片徹底清洗，以除掉血污及碎塊。再將膜片進一步沖洗至潔白透明。
可通過將該膜浸在胰蛋白酶中來除去其胎面上基底層上的細胞單層。在室溫下將該膜浸在蒸餾水與胰蛋白酶的1∶1溶液中兩小時。所用的胰蛋白酶最好取自procine胰腺，濃度為25%，沒有鈣和鎂。經胰蛋白酶處理后，最好用磷酸鹽緩沖溶液或蒸餾水對羊膜反復沖洗，直到獲得沒有粉色胰蛋白酶痕跡的潔白的膜。
沖洗完的羊膜片置于蒸餾水瓶中，并且用500，000拉德的伽馬射線照射。照射羊膜會使膠原交聯，對組織進行消毒，提供抗病毒傳播的動物保護，隨后將該材料由片狀重新模制成導管或管狀。然后將瓶子儲存在-80℃的冰柜中。如果需要，例如可用戊二醛使羊膜進行化學交聯。
B導管的制作將羊膜從冰柜中取出，在室溫下解凍三至四個小時。在手術顯微鏡下對羊膜片進行檢查，以檢查其缺陷并確定膜的胎面或光滑面。通過使用碾壓機，仔細地將寬度足夠制成所需導管長度和直徑的羊膜片收集起來。羊膜片的取向，應使其光滑的胎面朝向最后得到的管子的內表面。
雖然可用任何適當方式纏繞羊膜片，但最好使用具有適當直徑的高度拋光的不銹鋼移植片固定模將羊膜片繞成層。
為保持羊膜筒形狀、避免扭結且保持未閉或開放所需的羊膜片纏繞層數，取決于管子或圓筒的長度及直徑。例如1.6～1.8英寸直徑的導管約需10層羊膜片，而直徑為2.5英寸的管約需15層。此導管可具有任何長度。纏在移植片固定模上的管子，然后再在40～60℃的烘箱中干燥約30分鐘。干燥可使管子易于從移植片固定模上取下。如果需要，為防止脫開，可使用適當的粘合劑或膠(例如纖維蛋白膠)將羊膜片層粘在一起。然后將管子放在瓶中，密封，加標簽，用二百萬拉德的伽馬射線照射以進一步消毒及使膠原交聯。隨后，導管在-20℃下儲存備用。
實例1在本實例中，人體羊膜的基底膜整體性及薄層成分，在其制成導管之前及以后均靠免疫細胞化學方法進行測定。本發明的人體羊膜導管具有低免疫性，它是在用點跡或ELISA方法測出羊膜中的各種抗原(主要是Ⅰ類膠原、纖維結合素及昆布氨酸)時而被證實的。近九十年來羊膜被廣泛用于各種醫療和外科適應癥，并且表明能用于新血管再造術。它也可被植入人體皮下組織中，在長達7周時間內不會有急性排異癥。
胎膜具有復雜的生化結構和不尋常的物理性質。本發明中它們被用上述處理方法從物理角度改造成為半硬的、有彈性的、具有不同長度、直徑和厚度的導管。羊膜的生化成分主要為Ⅰ、Ⅲ類膠原、昆布氨酸、纖維結合素(纖粘連蛋白)及其它糖原蛋白質。已經發現昆布氨酸通過與屬于受體整合素族成員的軸突糖原蛋白質反應，可促使軸突伸張。本發明對羊膜的處理方法是將昆布氨酸保留為這些組分的主要成分。本發明中使用伽馬射線有幾個好處。在20萬拉德劑量的輻射下，所有的細菌、真菌及病毒(包括艾滋病病毒)都會被破壞。最好采用250萬拉德的劑量，以保證成品材料的徹底消毒。這種劑量還能增強羊膜膠原的交聯，從而使其強度增加，以保證將此羊膜導管制成半硬狀同時保持彈性，以便在植入后保持未閉性。但如前所述，采用已知方法(例如浸在戊二醛中)進行化學交聯也是可取的。
通過免疫試驗證實，羊膜神經導管具有很小的不顯著的免疫反應。這樣就避免了一些影響再造神經的不利因素。盡管羊膜顯示了生物退化的跡象和整體的結構重組，且在電子顯微鏡下觀察到限于導管壁周圍區域的局部炎癥細胞浸潤，但它沒有產生長期神經壓迫癥的病變。而后者是近來臨床使用的硅酮橡膠管作神經再造時遇到的主要問題。
對羊膜導管的長期觀察，可看到以許旺氏細胞透過導管層的浸潤及膠原重組為特征的主要結構變化，表明生物退化性及重組現象，這是羊膜導管的一個特性。
如前所述，本發明的羊膜管可以作為許多促進神經生長的材料[如基底層、纖維結合素(纖粘連蛋白)、膠原提取物、神經生長素及其它生長素]的載體。如美國專利5，002，071所述，膠原提取物可為從人體胎膜中提取的膠原。例如在植入時，可將基底層以凍干沉淀物、被極化或被保存在任一種保存液中的形式應用在羊膜管中。
實例2在本實例中，在實驗動物體上用本發明的導管進行的神經再造，將從形態學方面及功能上與自體移植及其它類型的神經管進行比較。
將十一只貓分成五組對4厘米間隙的脛神經再造進行評價。
第一組(3只動物)羊膜管;
第二組(3只動物)羊膜管，用肌肉中提取的基底層作為神經生長素;
第三組(3只動物)神經自體移植;
第四組(1只動物)用假手術控制;
第五組(1只動物)未修復。
這些動物生存六個月后被殺掉，然后對神經段進行形態學和組織學研究。
采用Demerol及苯巴比妥肌肉注射和鹵化乙烷及NO2混和物吸入而使貓麻醉。露出脛神經，4厘米長的神經段修復狀況如下在第一組(羊膜)，羊膜管被縫合在間隙4厘米的近體和遠體根上。兩根縫線位于180°的兩側，且穿過僅包含神經根的神經外膜的管子的整個厚度。
在第二組(羊膜-基底層)，與上相同，將4厘米的神經段切開，由填充基底層的羊膜管對此間隙搭橋。
在第三組(神經自體移殖)，4厘米的神經段被切開，再用神經外膜技術重新附著。
在第四組(假手術)，脛神經被切開但未變動。
在第五組(未修復)，4厘米的脛神經被切開，未見修復而將神經斷頭縫在下部肌肉上。
動物存活六個月，除假手術一組外在各實驗組都沒有觀察到功能改進。
六個月后將貓殺死，并進行形態學和組織學研究。結果顯示羊膜基底層對神經再生是極有利的物質，而且在羊膜膠原管中添加肌肉的基底層，可促進神經再生。
在軸突直徑的矩形圖中，羊膜基底層組顯示了與假手術組相似的分布，甚至更大的軸突，且相當比例的(9%)軸突在1.5～2.25微米的范圍內。對于神經自體移值，其矩形圖可與假手術組相比，但大量的(37%)軸突在0.5～0.75微米之間。在羊膜管組中，軸突直徑在0.1～1微米之間，而多數(58%)軸突在0.25～0.5微米范圍內。軸突直徑的矩形圖表明，基底層有助于獲得較大的軸突，且與正常狀態最為接近。
本實例的結論是人體羊膜導管是用于神經移植的很好的替代物，而肌肉的基底層在被加到羊膜膠原管中時是很好的神經營養材料;填有基底層的羊膜導管優于神經自體移殖;人體羊膜膠原管對于神經再生是良好的導管，并可以容納任何神經營養材料。
實例3在本例中，用人體絨毛膜代替人體羊膜。將絨毛膜與羊膜分開，再按上述A段中同樣的方法進行處理，按B段中敘述的同樣方法制成的導管，具有與實例1及2相似的性質，并適用于神經生長及作為血管。如將絨毛膜與羊膜分開，則可省去上述采用胰蛋白酶或胃蛋白酶的步驟。
實例4在本實例中，用從牛的羊膜和絨毛膜中得到的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類膠原及其組合代替人體膜，并如上述制成導管或管子，它可獲得與人體膜相同的用于神經生長及作為血管的滿意結果。
本發明的方法包括用管子將切斷的神經的近體和遠體根或血管的近體和遠體端連接起來，該管子包括至少一層不含細胞或上皮材料的、由Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類膠原或其混合物、昆布氨酸、纖維結合素和其它糖原蛋白組成的消毒的交聯膜，其胎面朝內。該膜用輻照或化學方法進行消毒及交聯，并且具有足夠的層數以保持其未閉性。此管長度至少等于近體和遠體根或近體和遠體端間的距離，而其直徑至少等于、最好稍大于近體和遠體根或近體和遠體端的連接組織。對于神經移植，管中可含有神經生長素，例如基底層、纖維結合素或膠原提取物、或其結合，如上所述。此管被縫合或用其它方法固定在與神經根或血管端相鄰的連接組織上。
此移植物可長期儲存，以提供隨時待用的移植材料來源。該移植物可被制成任意長度和直徑，而且可將移植物的各層粘在一起，以防止使用時各層脫開。
因此，將切斷的神經或血管的近體和遠體端間的間隙連接起來的移植物為圓筒形，其管壁至少包括一層從胎盤中的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類膠原及其組合物中提取的消毒的交聯膜，此移植物非常令人滿意。
因此，本發明很好地實現了發明目的，而且具有上面指出的優點和性能以及其它特征。
雖然出于介紹的目的給出了本發明的最佳實施例，但在由權利要求所限定的本發明的范圍內可以作出一些變化和改進。
權利要求
1.一種在切斷的神經的近體和遠體根之間和血管的近體和遠體端之間間隙搭橋用的移植物，包括一個圓筒，其長度至少等于切斷神經或血管的近體和遠體端間的距離，其直徑至少等于切斷神經或血管的近體和遠體端的直徑；該圓筒的管壁至少由一層消毒的交聯膜構成，該膜包括選自由Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類及其混合物構成的一組膠原；上述膠原從胎盤的羊膜、絨毛膜或其組合物組中獲得。
2.如權利要求1的移植物，其特征在于所述管壁至少包括粘在一起的兩層片狀膜，以防止使用時各層脫開。
3.如權利要求1的移植物，其特征在于，該移植物可使間質液流過其圓筒的管壁。
4.如權利要求1、2或3的移植物，其特征在于該移植物為神經移植物，而且至少包含一種神經生長素。
5.如權利要求1、2或3的移植物，其特征在于該移植物為神經移植物，并且包含基底層、纖維結合素、羊膜膠原提取物或其組合。
6.一種恢復被切斷神經功能的方法，包括用權利要求1、2或3所述的移植物將切斷神經的近體和遠體端連接起來。
7.一種恢復被切斷神經功能的方法，包括用權利要求1、2或3所述的移植物將切斷神經的近體和遠體端連接起來;該神經移植物至少包含一種神經生長素。
8.一種恢復被切斷神經功能的方法，包括用權利要求1、2或3所述并包含基底層的移植物將切斷神經的近體和遠體端連接起來。
9.一種替換血管的方法，包括用權利要求1、2或3所述的移植物將血管的近體和遠體端連接起來。
10.如權利要求1、2、3、4或5的移植物，其中羊膜或絨毛膜取自人體胎盤。
全文摘要
本發明公開了一種用于神經和血管移植的圓筒、它的制作方法和應用。該圓筒的管壁由至少一層從胎盤獲取的消毒的交聯I、II及III類膠原或其組合構成。該神經移植物可促進軸突的再生。該神經及血管移植物為非免疫性的，可被制成各種長度和直徑的管子，并易于處理，且在使用中保持關閉或開放。
文檔編號A61F2/04GK1079912SQ9211481
公開日1993年12月29日 申請日期1992年11月26日 優先權日1991年11月26日
發明者S·M·肖納克, 凱瑟·J·格萊 申請人:研究發展基金會