CN110974500B - 一种用于无创手术的尿道支架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于无创手术的尿道支架，所述尿道支架包括：聚十二酸甘油酯(PGD)材料制成的主体结构，所述主体结构在常温状态下呈细长条状，在植入人体后转变为螺旋状结构；可降解合金线材，盘绕于所述主体结构的外表面。本发明中支架的主体结构采用聚十二酸甘油酯制成，主体结构在常温下呈细长的条状，便于手术中置入尿道内，聚十二酸甘油酯在体温下具有记忆效应，其植入人体后可发生变形，变为螺旋结构，起到扩张尿道的作用，从而显著降低手术难度，提高植入后支架的舒适性。本发明采用可降解合金线材盘绕于所述主体结构，在为支架结构提供支撑的同时还能够随着PGD材料一同变形，起扩张尿道的作用。

Description

一种用于无创手术的尿道支架及其制备方法

技术领域

本发明属于尿道支架领域技术领域，具体涉及一种降解可控、具有良好力学特性、可个性化订制、舒适的用于无创植入手术的尿道支架及其制备方法。

背景技术

前列腺增生症是中老年男性的常见病、多发病，其易造成尿道口的狭窄，而导致尿潴留问题的产生。现有的临床治疗措施主要为开放性去皮手术或腔道手术，但是这种手术的创伤性较大且危险性较高，因此存在一部分患者由于年龄或伤口愈合能力低下等因素而无法接受上述手术，仅能采用辅助性的药物治疗或介入永久留置性导尿管进行治疗。但是这两种方法仍旧存在很大的问题：药物治疗需要终身服药且难以有效及时地解决尿道梗阻症状；而耻骨上膀胱造瘘或留置导尿管的方式会给病人生活带来极大不便且易造成尿道应激性扩张而产生创伤性感染，既影响病人的生存时限又降低了病人的生活质量。

除了上述治疗技术，目前前列腺增生症还可以通过微创手段介入尿道支架的形式进行治疗，早期的尿道支架多采用不可降解金属材料制成，这种支架需要进行二次手术取出，给患者带来痛苦的同时还存在一定的风险，并且由于选用全金属为支架材料，硬度大，容易损伤尿道内皮。在这种情况下，可降解材料的尿道支架成为了本领域的研究热点，如现有技术中中国专利文献CN103170007A公开了一种尿道支架，所述尿道支架为一种外观形状为管状的组织工程支架，由生物可完全降解的高分子材料制备，支架柔软具有韧性，支架微观结构为多孔状的三维空间，平均孔径大小为20-200μm，该支架可完全降解，从而可避免二次手术取出的问题。但现有的可降解支架仍旧存在以下问题：一方面支架在植入时需要医生手动扩张支架，无法保证良好的贴合性，且操作比较复杂，增加了支架植入后患者的异物感。与此同时，支架植入后，尿液冲刷时会导致支架与尿道管壁发生相移动，易损伤内皮。除此之外，通用结构的尿道支架虽然可撑开狭窄尿道防止尿潴留，但是患者发病位置不一，生理结构较为复杂，可能会由于植入不当或定位标记模糊等因素而导致尿道内口关闭不全导致，进而引发尿失禁问题。

发明内容

本申请解决的是现有的可降解支架存在的贴合性差、操作比较复杂、尿液冲刷时易移动、且缺少个性化订制的技术问题，进而提供一种降解可控、具有良好力学特性、可个性化订制、舒适的用于无创植入手术的尿道支架，本申请还提供了所述尿道支架的制备方法。

本申请解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种用于无创手术的尿道支架，包括：聚十二酸甘油酯材料制成的主体结构，所述主体结构在低于30℃的温度条件下呈细长条状，在人体温度条件下转变为螺旋状结构；可降解合金线材，盘绕于所述主体结构的外表面。

所述主体结构的前端为圆锥体结构，所述圆锥体结构的尖端设置为圆弧结构。

所述主体结构在低于30℃的温度条件下呈直径为3-5mm的细长条状；在植入人体后转变为轴向长度为30-50mm的螺旋状结构。

所述螺旋状结构包括依次连接设置的前端螺旋体、桥架本体、后端螺旋体，所述前端螺旋体和后端螺旋体为直径沿端部向中间方向逐渐减小的螺旋结构，所述桥架本体为管状螺旋结构。

所述前端螺旋体的最大直径为15-20mm，最小直径为8-12mm，螺距为3-5mm；所述后端螺旋体的最大直径大于12mm且小于或等于15mm，最小直径为8-12mm，螺距为3-5mm；所述桥架本体的内径为8-10mm，螺距为3-5mm。

所述前端螺旋体与所述桥架本体的轴向长度的比值为(3-4)：(6-10)；所述后端螺旋体与所述桥架本体的轴向长度的比值为(2-3)：(6-10)。

所述可降解合金线材为直径0.1-1mm的圆柱丝状，所述可降解合金线材在所述主体结构的单位长度上的缠绕密度为2-50匝/cm。

所述的用于无创手术的尿道支架的制备方法，包括以下步骤：(1)制备模具，所述模具的腔体形状与所述尿道支架呈螺旋结构时的外轮廓相吻合；(2)保持所述模具的腔体形状不变，向所述腔体中注入熔融状态的聚十二酸甘油酯材料，置于90-150℃条件下进行固化成型，制备得到所述主体结构；(3)将固化成型的主体结构从模具中取出，置于低于30℃的温度条件下拉直，在其表面缠绕可降解合金线材。

所述的用于无创手术的尿道支架的制备方法，包括以下步骤：(1)利用3D打印技术制备管状的弹性模具，所述管状的弹性模具的腔体形状与所述尿道支架呈螺旋结构时的外轮廓相吻合；(2)保持所述管状的弹性模具的腔体形状不变，向所述腔体中注入熔融状态的聚十二酸甘油酯材料，90-150℃条件下进行固化成型，制备得到所述主体结构；(3)置于低于30℃的温度条件下将所述弹性模具的腔体以及位于其内部的主体结构拉直，将主体结构从腔体中抽出，在其表面缠绕可降解合金线材。

所述聚十二酸甘油酯材料的制备方法如下：(1)将甘油、十二烷二酸按照1:1的摩尔比例进行混合得到混合物；(2)将所述混合物在氮气氛围下加热至90-150℃，在搅拌条件下反应24-36h得到反应物；(3)将所述反应物置于真空环境下持续搅拌24-36h，消除气泡，得到预聚物；(4)将所述预聚物置于真空干燥箱中，在90-150℃条件下固化70-210h制备得到所述聚十二酸甘油酯材料。

本发明所述的用于无创手术的尿道支架，优点在于：

(1)本发明所述的用于无创手术的尿道支架，支架的主体结构采用聚十二酸甘油酯(poly(glycerol do decanoate)，PGD)制成，主体结构在常温下呈细长的条状，便于手术中置入尿道内，聚十二酸甘油酯在体温下具有记忆效应，其植入人体后在人体温度条件下可发生变形，变为螺旋结构，起到扩张尿道的作用，从而显著降低手术难度，提高植入后支架的舒适性。

并且，所述聚十二酸甘油酯在37℃左右的温度范围内质地软，且具有溶胀特性，有效的解决了传统尿道所引发的尿路闭合不全症状，提高了结构的稳定性。

本发明采用可降解合金线材盘绕于所述主体结构，所述可降解合金力学性能优良，且顺应性高，在为支架结构提供支撑的同时还能够随着PGD材料一同变形，起扩张尿道的作用。

(2)本发明所述的用于无创手术的尿道支架，优选所述螺旋状结构包括依次连接设置的前端螺旋体、桥架本体、后端螺旋体，其中，所述前端螺旋体和后端螺旋体为直径沿端部向中间方向逐渐减小的螺旋结构，支架两端设置大螺旋结构，手术中其可通过两端固定的方式，一端固定于膀胱口，另一端固定于前尿道，从而显著降低尿液冲刷时支架发生位移的可能性。

本发明优选所述前端螺旋体的最大直径为15-20mm，最小直径为8-12mm，螺距为3-5mm；所述后端螺旋体的最大直径大于12mm且小于或等于15mm，最小直径为8-12mm，螺距为3-5mm；所述桥架本体的内径为8-10mm，螺距为3-5mm。同时优选所述前端螺旋体与所述桥架本体的轴向长度的比值为(3-4)：(6-10)；所述后端螺旋体与所述桥架本体的轴向长度的比值为(2-3)：(6-10)。其优点在于这样的结构设置便于将支架稳定固定于尿道内，防止意外滑脱。

本发明所述支架的结构可根据患者的不同发病位置和生理参数设定不同的3D打印模型，可在患病肿大组织处采用加密螺旋结构从而保持良好的尿路流通性并防止挤压产生的螺旋结构脱位，从而进行个性化定制，提高支架各部分与尿道的贴合程度，减少传统支架带来的尿失禁，肉芽增生，尿路感染等并发症，有效地提高疗效。

为了使本发明所述的用于无创手术的尿道支架的技术方案更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。

附图说明

如图1所示是本发明所述的尿道支架植在低于30℃的室温条件下的结构示意图；

如图2所示是本发明所述的尿道支架植入人体后呈螺旋状态时的结构示意图；

如图3所示是本发明所述的尿道支架呈螺旋状态时的俯视图；

其中，附图标记为：

1-前端螺旋体；11-所述前端螺旋体的前端；12-所述前端螺旋体的末端；

2-桥架本体；21-所述桥架本体的前端；22-所述桥架本体的末端；

3-后端螺旋体；31-后端螺旋体的前端；32-后端螺旋体的末端；

4-第一过渡段；5-第二过渡段；51、52-直线段；6-可降解合金线材；10-主体结构。

具体实施方式

在以下实施方式中，涉及方向上的“前”“后”“末”等方位是针对所述尿道支架的使用状态而言的，使用时先插入尿道的一端为“前端”，反之为“后端”、“末端”。

实施例1

本实施例提供了一种用于无创手术的尿道支架，包括：聚十二酸甘油酯材料制成的主体结构10，所述主体结构10在低于30℃的常温状态下呈如图1所示的直径为3mm的细长条状，本实施例中所述常温状态是指温度小于30℃，具体是在15℃到小于30℃这一范围之间。在所述主体结构的外表面盘绕有可降解合金线材，本实施例中所述可降解合金线材为直径为0.1mm的圆柱丝状的镁合金线材，所述镁合金线材在所述主体结构的单位长度上的缠绕密度为50匝/cm。

在所述主体结构10和可降解合金线材6的表面涂有具有润滑、抗菌效果的药物。为了便于手术中植入尿道，本实施例中所述主体结构的前端为圆锥体结构，所述圆锥体结构的尖端设置为圆弧结构。

本实施例中使用所述尿道支架的患者的尿道正常部位平均内径为8mm，狭窄部位长度为35mm，狭窄处平均直径为2mm，狭窄起始处距膀胱出口为30mm，所述尿道支架的主体结构10在植入人体的尿道后，在人体体温条件下转变为如图2和图3所示的螺旋状结构，所述螺旋状结构包括依次连接设置的前端螺旋体1、桥架本体2、后端螺旋体3，所述前端螺旋体1和后端螺旋体为直径沿端部向中间方向逐渐减小的螺旋结构。为实现支撑、固定效果，本实施例中所述螺旋状结构的前端螺旋体1的最大直径为20mm，最小直径为12mm，螺距为3mm，所述前端螺旋体1的前端11到末端12之间的轴向长度为15mm，所述前端螺旋体1的末端12与所述桥架本体2的前端21之间的轴向间距(即沿螺旋结构轴向方向上的距离)为10mm，所述前端螺旋体1的尾端与所述桥架本体2的前端21通过第一过渡段4连接；所述桥架本体为缠绕8匝的螺旋结构，所述桥架本体的直径为8mm，所述桥架本体的前端21到末端22之间的轴向长度为35mm，所述桥架本体的末端22与所述后端螺旋体3的前端31之间的轴向间距为15mm，所述桥架本体2的末端22与所述后端螺旋体3的前端31通过第二过渡段5连接，所述后端螺旋体3的前端31到末端32之间的轴向长度为10mm，所述后端螺旋体3的最大直径为15mm，最小直径为8mm，螺距为3mm。本实施例中所述第一过渡段4设置为曲线段，第二过渡段5设置为由两条直线段51、52组成的弯折段，作为可选择的实施方式，所述第一过渡段4和第二过渡段5可采用直线结构或曲线结构中的任意一种。

针对本实施例患者的尿道结构，本实施例采用3D打印技术制备所述尿道支架，制备方法包括以下步骤：

(1)利用3D打印技术制备管状的弹性模具，本实施例中所述管状的弹性模具为两端开口的硅胶管，所述硅胶管的中空的腔体形状与所述尿道支架呈螺旋结构时的外轮廓相吻合；

(2)保持所述硅胶管的螺旋结构，向所述腔体中注入熔融状态的聚十二酸甘油酯材料直至充满所述硅胶管，将硅胶管置于90℃条件下进行固化成型，制备得到所述主体结构；

(3)将硅胶管置于低于30℃的常温状态下，借助外力将硅胶管以及位于其内部的主体结构拉直，将主体结构从硅胶管中抽出，在其表面缠绕可降解合金线材，即制备得到所述尿道支架。

本实施例中所述聚十二酸甘油酯材料采用以下方法制成：(1)将甘油、十二烷二酸按照1:1的摩尔比例进行混合得到混合物；(2)将所述混合物在氮气氛围下加热至90℃，在搅拌条件下反应36小时得到反应物；(3)将所述反应物置于真空环境下持续搅拌24小时，消除气泡，得到预聚物；(4)将所述预聚物置于真空干燥箱中，在90℃条件下固化210小时制备得到所述聚十二酸甘油酯材料。

实施例2

本实施例提供了一种用于无创手术的尿道支架，包括：聚十二酸甘油酯材料制成的主体结构10，所述主体结构10在低于30℃的常温状态下呈如图1所示的直径为5mm的细长条状，本实施例中所述常温状态是指温度小于30℃，具体是在15℃到小于30℃这一范围之间。在所述主体结构的外表面盘绕有可降解合金线材，本实施例中所述可降解合金线材为直径为1mm的圆柱丝状镁合金线材，所述镁合金线材在所述主体结构的单位长度上的缠绕密度为2匝/cm。在所述主体结构10和可降解合金线材6的表面涂有具有润滑、抗菌效果的药物。为了便于手术中植入尿道，本实施例中所述主体结构的前端为圆锥体结构，所述圆锥体结构的尖端设置为圆弧结构。

除了实施例1中的个性化订制的制备方法，所述尿道支架也可根据患者平均数据进行预制，在使用时根据不同患者的情况选择合适的尺寸。本实施例中所述的尿道支架在置入人体尿道后，在人体体温条件下转变为如图2和图3所示的螺旋状结构，所述螺旋状结构包括依次连接设置的前端螺旋体1、桥架本体、后端螺旋体，所述前端螺旋体1和后端螺旋体为直径沿端部向中间方向逐渐减小的螺旋结构。本实施例中所述螺旋状结构的前端螺旋体1的最大直径为15mm，最小直径为8mm，螺距为4mm，所述前端螺旋体1的前端11到末端12之间的轴向长度为20mm，为了起到较好的固定效果，所述轴向长度的优选范围为15-20mm；所述前端螺旋体1的末端12与所述桥架本体2的前端21之间的轴向间距为15mm，优选范围为10-15mm；所述前端螺旋体1的尾端与所述桥架本体2的前端21通过第一过渡段4连接；所述桥架本体为缠绕8匝的螺旋结构，本实施例中所述桥架本体的直径为8mm，优选范围为8-12mm；所述桥架本体的前端21到末端22之间的轴向长度为40mm，优选范围为30-50mm；所述桥架本体的末端22与所述后端螺旋体3的前端31之间的轴向间距为15mm，优选范围为15-25mm；本实施例中所述桥架本体2的末端22与所述后端螺旋体3的前端31通过第二过渡段5连接，所述后端螺旋体3的前端31到末端32之间的轴向长度为10mm，优选范围为10-15mm，所述后端螺旋体的最大直径为15mm，最小直径为8mm，螺距为4mm。本实施例中所述第一过渡段设置为曲线段，第二过渡段5设置为由两条直线段51、52组成的弯折段。

本实施例所述尿道支架的制备方法包括以下步骤：

(1)制备模具，所述模具的腔体形状与所述尿道支架呈螺旋结构时的外轮廓相吻合，本实施例中所述模具为玻璃模具，具体为呈螺旋结构的玻璃管；

(2)保持所述模具的腔体形状不变，向所述玻璃管的腔体中注入熔融状态的聚十二酸甘油酯材料，置于150℃条件下进行固化成型，制备得到所述主体结构；

(3)将固化成型的主体结构从玻璃管中取出，置于低于30℃的温度条件下拉直，本实施例中具体为在15℃到低于30℃的条件下拉直，拉直后在其表面缠绕可降解合金线材。

本实施例中所述聚十二酸甘油酯材料采用以下方法制成：(1)将甘油、十二烷二酸按照1:1的摩尔比例进行混合得到混合物；(2)将所述混合物在氮气氛围下加热至150℃，在搅拌条件下反应24小时得到反应物；(3)将所述反应物置于真空环境下持续搅拌24小时，消除气泡，得到预聚物；(4)将所述预聚物置于真空干燥箱中，在150℃条件下固化70小时制备得到所述聚十二酸甘油酯材料。

上述实施例1和2中制备得到的尿道支架，主体结构在常温下呈细长的条状，便于手术中置入尿道内，显著降低手术难度，提高植入后支架的舒适性。所述支架在人体温度条件下可发生变形形成螺旋结构，所述螺旋结构支架结构稳定，并且通过采用可降解合金线材盘绕于所述主体结构，可使得支架具有优良的力学性能，植入尿道后能够给尿道提供有效的支撑。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于无创手术的尿道支架，其特征在于，包括：

聚十二酸甘油酯材料制成的主体结构，所述主体结构在低于30℃的温度条件下呈细长条状，在人体温度条件下转变为螺旋状结构；所述螺旋状结构包括依次连接设置的前端螺旋体、桥架本体、后端螺旋体，所述后端螺旋体为直径沿后端部向中间方向逐渐减小的螺旋结构，所述前端螺旋体的直径也在相同方向上逐渐减小，所述桥架本体为管状螺旋结构；所述前端螺旋体的最大直径为15-20mm，最小直径为8-12mm，螺距为3-5mm；所述后端螺旋体的最大直径大于12mm且小于或等于15mm，最小直径为8-12mm，螺距为3-5mm；所述桥架本体的内径为8-10mm，螺距为3-5mm；所述前端螺旋体的尾端与所述桥架本体的前端通过第一过渡段连接；所述第一过渡段采用直线结构或曲线结构中的任意一种；

可降解合金线材，盘绕于所述主体结构的外表面。

2.根据权利要求1所述的用于无创手术的尿道支架，其特征在于，所述主体结构的前端为圆锥体结构，所述圆锥体结构的尖端设置为圆弧结构。

3.根据权利要求1或2所述的用于无创手术的尿道支架，其特征在于，所述主体结构在低于30℃的温度条件下呈直径为3-5mm的细长条状；在植入人体后转变为轴向长度为30-50mm的螺旋状结构。

4.根据权利要求3所述的用于无创手术的尿道支架，其特征在于，所述前端螺旋体与所述桥架本体的轴向长度的比值为（3-4）：（6-10）；所述后端螺旋体与所述桥架本体的轴向长度的比值为（2-3）：（6-10）。

5.根据权利要求1或2或4所述的用于无创手术的尿道支架，其特征在于，所述可降解合金线材为直径0.1-1mm的圆柱丝状，所述可降解合金线材在所述主体结构的单位长度上的缠绕密度为2-50匝/cm。

6.权利要求1-5任一所述的用于无创手术的尿道支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备模具，所述模具的腔体形状与所述尿道支架呈螺旋结构时的外轮廓相吻合；（2）保持所述模具的腔体形状不变，向所述腔体中注入熔融状态的聚十二酸甘油酯材料，置于90-150℃条件下进行固化成型，制备得到所述主体结构；（3）将固化成型的主体结构从模具中取出，置于低于30℃的温度条件下拉直，在其表面缠绕可降解合金线材。

7.根据权利要求6所述的用于无创手术的尿道支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）利用3D打印技术制备管状的弹性模具，所述管状的弹性模具的腔体形状与所述尿道支架呈螺旋结构时的外轮廓相吻合；（2）保持所述管状的弹性模具的腔体形状不变，向所述腔体中注入熔融状态的聚十二酸甘油酯材料，90-150℃条件下进行固化成型，制备得到所述主体结构；（3）置于低于30℃的温度条件下将所述弹性模具的腔体以及位于其内部的主体结构拉直，将主体结构从腔体中抽出，在其表面缠绕可降解合金线材。

8.根据权利要求6或7所述的用于无创手术的尿道支架的制备方法，其特征在于，所述聚十二酸甘油酯材料的制备方法如下：（1）将甘油、十二烷二酸按照1:1的摩尔比例进行混合得到混合物；（2）将所述混合物在氮气氛围下加热至90-150℃，在搅拌条件下反应24-36h得到反应物；（3）将所述反应物置于真空环境下持续搅拌24-36h，消除气泡，得到预聚物；（4）将所述预聚物置于真空干燥箱中，在90-150℃条件下固化70-210h制备得到所述聚十二酸甘油酯材料。

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