專利名稱：一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管的領(lǐng)域，特別涉及一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降 解神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方法。
背景技術(shù)：
十九世紀(jì)末，首先由Cluck通過采用脫骨鈣制成了骨性管來橋接神經(jīng)缺損部位， 進(jìn)行神經(jīng)修復(fù)，利用導(dǎo)管來修復(fù)神經(jīng)缺損的研究不斷進(jìn)行。包括Weiss在1944年提出的利 用無縫合線導(dǎo)管化的方法來修復(fù)神經(jīng)損傷的概念，以及20世紀(jì)70年代后期逐漸發(fā)展起來 的人工神經(jīng)移植技術(shù)，即采用生物材料來制備神經(jīng)導(dǎo)管，并在導(dǎo)管內(nèi)腔中營造神經(jīng)生長的 微環(huán)境，引導(dǎo)并促進(jìn)神經(jīng)再生。近年來，隨著組織工程技術(shù)研究的不斷研究和探索，組織工 程化神經(jīng)移植成為修復(fù)周圍神經(jīng)損傷的理想方案。但是到目前為止，對神經(jīng)修復(fù)的研究進(jìn) 展仍是緩慢的，對于如何獲得理想的神經(jīng)再生形式，并進(jìn)一步提高神經(jīng)功能的恢復(fù)能力，成 為各國學(xué)者不斷努力的方向。周圍神經(jīng)的損傷大致可以分為兩類斷端間無缺損損傷和斷端間有缺損兩類。對 于斷端間無缺損損傷目前主要是采用外膜吻合、束膜吻合等手術(shù)方法直接進(jìn)行吻合修復(fù)。 但是對于斷端間有缺損的損傷來說，由于其斷端神經(jīng)膠質(zhì)和神經(jīng)外圍結(jié)締組織的增生均會 阻礙再生神經(jīng)纖維的向前生長，從而會使再生組織到達(dá)不了原位而失去功能。因此對斷端 間有損傷的周圍神經(jīng)的修復(fù)是目前醫(yī)學(xué)界面臨的一個主要難題，也是各國科學(xué)家的研究熱 點(diǎn)ο近年來，隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，采用組織工程學(xué)的基本原理和方法，根據(jù)神經(jīng) 再生的生物學(xué)特性，制備具有良好生物相容性的載體物質(zhì)作為神經(jīng)導(dǎo)管來修復(fù)周圍神經(jīng)的 損傷以成為主要研究方向。通過神經(jīng)導(dǎo)管橋接修復(fù)周圍神經(jīng)損傷，就是用生物或非生物材 料制成的導(dǎo)管橋接周圍神經(jīng)損傷斷端，為損傷的神經(jīng)再生提供再生室。其優(yōu)點(diǎn)在于一方 面，由于神經(jīng)再生沒有穿透性，在生長過程中若遇到障礙則生長會馬上終止，神經(jīng)導(dǎo)管為神 經(jīng)再生提供了一個無障礙的通道，可以防止周圍結(jié)締組織的侵入和疤痕的形成；另一方面， 神經(jīng)導(dǎo)管有利于保持內(nèi)源性和外源性的神經(jīng)營養(yǎng)因子、生長因子等能夠促進(jìn)突觸生長的刺 激物質(zhì)。也就是說，利用神經(jīng)導(dǎo)管的方法來修復(fù)周圍神經(jīng)損傷的機(jī)理就是為神經(jīng)再生營造 一個適宜的“微環(huán)境”。近些年來，各國的研究人員發(fā)明了各種類型的神經(jīng)導(dǎo)管，主要有非神 經(jīng)組織導(dǎo)管、非生物降解神經(jīng)導(dǎo)管以及可生物降解神經(jīng)導(dǎo)管，簡單介紹如下Dellon 等人Dellon et al.，Bioabsorbable surgical device for treating nerve defects, U. S. Pat. No. 4870966發(fā)明了一種用針織或編織方法制備的柔軟、多孔的 可降解網(wǎng)狀神經(jīng)導(dǎo)管。導(dǎo)管設(shè)計成卷曲狀，以免在需要彎曲時損傷內(nèi)部的再生系統(tǒng)。導(dǎo)管內(nèi) 部很光滑，盡量使神經(jīng)軸突處于最佳生長環(huán)境中。LiLi，Multi-layered，semi-permeable conduit for nerve regeneration，U.S. Pat. No. 4，963，146 ；Li，Multi-layered, semi-permeable conduit for nerve regeneration comprised of type 1 collagen，its method of manufacture and a method of nerve regeneration using said conduit，U. S. Pat. No. 5，026，381發(fā)明的神經(jīng)導(dǎo)管管壁是由多層半滲透I型膠原組成的，管壁中孔 洞尺寸在0. 006 5微米之間，據(jù)稱這些孔洞可選擇性地允許神經(jīng)元因子通過而阻止纖維 性細(xì)胞穿越。Nichols [Nichols,Nerve regeneration conduit，U. S. Pat. No. 5019087也 發(fā)明了類似的神經(jīng)導(dǎo)管，管壁由I型膠原和層粘連蛋白組成，據(jù)稱蛋白的加入能加速神經(jīng) 的生長。 國內(nèi)的研究人員也在研制神經(jīng)導(dǎo)管這一方面做出了巨大的貢獻(xiàn)敖強(qiáng)等人敖強(qiáng) 等，一種神經(jīng)組織工程管狀支架及其制備方法200410009259. 9[P]. 2004-06-25發(fā)明了一 種神經(jīng)組織工程管狀支架及其制備方法，該神經(jīng)組織工程管狀支架由殼聚糖管壁和具有軸 向多通道的生物來源填充基質(zhì)組成，且各通道間具有相互連通的微孔，既能防止纖維結(jié)締 組織的侵入，也利于管內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的交換。該方法首先制備內(nèi)徑為1 5mm 半滲透性殼聚糖中空管，然后在管中灌入殼聚糖、膠原或明膠等生物大分子溶液，利用專用 模具及冷凍干燥技術(shù)，制備具有7 50個軸向通道的可用于神經(jīng)損傷修復(fù)的管狀支架。所 得具有仿生結(jié)構(gòu)的多通道神經(jīng)導(dǎo)管有利于細(xì)胞粘附、遷移和引導(dǎo)軸突定向生長，適用于神 經(jīng)損傷的修復(fù)與再生。該制備工藝操作簡便，提供了一種新的制備神經(jīng)組織工程支架的思 路和方法。張菁等人張菁等，可促進(jìn)神經(jīng)再生的復(fù)合膠原神經(jīng)導(dǎo)管及其中空濕法紡絲成 形方法200410099205. 6[P]. 2004-12-四公開了一種可促進(jìn)神經(jīng)再生的復(fù)合膠原神經(jīng)導(dǎo) 管及其中空濕法紡絲成形方法。由膠原蛋白，殼聚糖及致孔劑組成的復(fù)合膠原蛋白紡絲原 液，通過一步法中空濕法紡絲成形方法制得復(fù)合膠原神經(jīng)導(dǎo)管。該方法中紡絲成形與致孔 技術(shù)相結(jié)合，一次性成型中空半透性神經(jīng)導(dǎo)管，減少了導(dǎo)管加工的復(fù)雜性。易于紡制出不 同的孔徑、孔隙率、直徑及截面形狀的神經(jīng)導(dǎo)管，從而創(chuàng)造出適合各類細(xì)胞粘附生長的環(huán) 境，促進(jìn)神經(jīng)的再生。徐國風(fēng)徐國風(fēng)，生物型神經(jīng)導(dǎo)管200510120792. 7[P]. 2005-12-20
公開了一種生物型神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方法，它由經(jīng)過非醛類固定劑交聯(lián)固定和活潑試劑 及強(qiáng)氫鍵試劑去除抗原處理的動物膜材制成的薄壁管體和固定在管壁上的由前述方法處 理的動物膜材裁成的細(xì)長片條螺旋盤繞粘合而成的螺旋支架組成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是它 由以動物組織為原料的天然生物材料制成，無免疫原性，不會引起排斥反應(yīng)，具有良好的 組織相容性，可誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞的分裂、增殖及遷移，促進(jìn)神經(jīng)組織的再生。它既能保證神 經(jīng)組織再生所需空間通道，又能透過營養(yǎng)物質(zhì)和長入血管，供應(yīng)神經(jīng)組織生長的營養(yǎng)需 要，為神經(jīng)組織的再生性修復(fù)創(chuàng)造良好的微環(huán)境，當(dāng)神經(jīng)組織的再生修復(fù)完成后，它可被 降解吸收，不作為永久異物的存在。吳瓊等人吳瓊等，一種神經(jīng)導(dǎo)管支架及其制備方法 200910001598. 5[P]. 2009-01-15提供了一種神經(jīng)導(dǎo)管支架，其由聚羥基脂肪酸酯構(gòu)成， 所述神經(jīng)導(dǎo)管支架的內(nèi)壁為致密小孔狀結(jié)構(gòu)，孔徑為10 μ m以下；外壁為疏松大孔結(jié)構(gòu)，孔 徑為30-100 μ m。該神經(jīng)導(dǎo)管支架采用先將聚羥基脂肪酸酯系列聚合物和有機(jī)溶劑混合 制成均一溶液，混合比例為每克聚羥基脂肪酸酯系列聚合物添加8-20ml有機(jī)溶劑，再將上 述溶液中加入不同直徑的水溶性顆粒，均勻攪拌后，用圓棒狀模具蘸取混合物；待溶液完 全凝固后，溶出致孔劑，得到多孔結(jié)構(gòu)。范存義等人范存義等，一種神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方 法和用途200810208123. 9[P]. 2008-12-29公開了一種神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方法和用途， 所述神經(jīng)導(dǎo)管由“殼-芯”結(jié)構(gòu)納米纖維構(gòu)成，所述“殼-芯”結(jié)構(gòu)納米纖維的芯層含有生 物活性成分，所述“殼-芯”結(jié)構(gòu)納米纖維的殼層含有生物可降解材料；所述神經(jīng)導(dǎo)管的 內(nèi)徑為0. 5-5. 0mm，外徑為1. 0-6. Omm ；所述生物活性成分是神經(jīng)營養(yǎng)因子；所述生物可降解材料選自下述的一種或多種乳酸-聚羥基乙酸共聚物(PLGA)，聚乳酸一己內(nèi)酯共聚物 P(LLA-CL)，聚三羥基丁酸(PHB)，或聚磷酸酯(PPE)。但是在其發(fā)明中的神經(jīng)導(dǎo)管沒有骨架 結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能會受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管及 其制備方法，該神經(jīng)導(dǎo)管生物相容性良好，具有適宜的降解時間以及較高的力學(xué)強(qiáng)度，能夠 促進(jìn)受損神經(jīng)再生修復(fù)；制備方法操作簡單，成本低，對環(huán)境友好，經(jīng)濟(jì)效益高，具有良好的 應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管，包括作為骨架結(jié)構(gòu)的聚乙 交酯-丙交酯PLGA制成的網(wǎng)狀單絲內(nèi)襯和作為外層結(jié)構(gòu)的可降解生物材料制成的納米纖 維氈。所述的可降解生物材料為聚乙交酯-丙交酯PLGA、聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯 PBS、聚己內(nèi)酯PCL、絲素蛋白中的一種或幾種。所述的神經(jīng)導(dǎo)管長度為10 100mm，內(nèi)徑為0. 5 5mm，壁厚為0. 02 1. 5mm。本發(fā)明的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管的制備方法，包括(1)采用熔融紡絲法制得PLGA單絲，拉伸取向后編織成網(wǎng)狀內(nèi)襯導(dǎo)管；(2)將可降解生物材料溶于有機(jī)溶劑中，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 20%的紡絲原液；(3)將步驟(1)中的網(wǎng)狀內(nèi)襯導(dǎo)管作為接收裝置，將步驟O)中的紡絲原液在網(wǎng)狀 內(nèi)襯導(dǎo)管表面進(jìn)行靜電紡絲，即得具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管。所述步驟O)中的有機(jī)溶劑為四氫呋喃、N, N-二甲基甲酰胺DMF、丙酮、氯仿、甲 酸、三氟乙酸中的一種或幾種。所述步驟(3)中的靜電紡絲工藝參數(shù)為推進(jìn)泵的流量為1.3mL/h，外加高壓為7 10kv，接收距離為18cm。神經(jīng)導(dǎo)管的外層材料為可生物降解的高比表面積、高孔隙率的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可 以用作組織工程的支架。通過調(diào)整PGLA單絲纖維的纖度、網(wǎng)狀導(dǎo)管的編織密度可調(diào)控神 經(jīng)導(dǎo)管的強(qiáng)度與柔軟性；通過調(diào)節(jié)外層靜電紡絲氈的紡絲工藝參數(shù)可以調(diào)控神經(jīng)導(dǎo)管的壁 厚、密度、空隙率、孔洞尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)。本發(fā)明可以應(yīng)用于周圍神經(jīng)系統(tǒng)的修復(fù)。有益效果(1)本發(fā)明的神經(jīng)導(dǎo)管管壁是采用同軸靜電紡絲法制備而成的一種具備高比表面 積、高孔隙率、三維網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)，在起到導(dǎo)向、輸送養(yǎng)分作用的同時還是再造神經(jīng)的組織 工程支架；(2)本發(fā)明的神經(jīng)導(dǎo)管的內(nèi)襯是采用熔融紡絲法制備而成的PLGA單絲，由于高分 子量的PLGA不僅具有良好的生物相容性和適宜的降解時間，還具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，適合 作為神經(jīng)導(dǎo)管的骨架結(jié)構(gòu)；(3)本發(fā)明的神經(jīng)導(dǎo)管可在嚴(yán)重受損斷裂并很難通過外科手術(shù)進(jìn)行縫合的神經(jīng)兩 端架起一座橋梁，起到促進(jìn)受損神經(jīng)再生修復(fù)的作用；(4)本發(fā)明的制備方法操作簡單，成本低，對環(huán)境友好，經(jīng)濟(jì)效益高。


圖1為采用高分子可降解纖維制成的內(nèi)襯網(wǎng)狀導(dǎo)管；圖2為所制備的神經(jīng)導(dǎo)管外觀。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實(shí)施例1(1)將熔融紡絲制得的PGLA單絲編織成內(nèi)徑為2mm的網(wǎng)狀圓管，定長定型后套入 靜電紡絲機(jī)裝置的旋轉(zhuǎn)接收圓管上，旋轉(zhuǎn)速度為4000rpm ；(2)將PLA溶解于四氫呋喃/DMF溶液(四氫呋喃DMF的體積比=3 1)中，攪 拌后制成PLA質(zhì)量百分比為6%的PLA/四氫呋喃/DMF溶液；將絲素蛋白溶解于三氟乙酸 溶液中，攪拌后制成絲素蛋白質(zhì)量百分比為10%的紡絲原液；(3)將上述兩種紡絲原液分別導(dǎo)入兩個注射泵中，兩個注射泵具有內(nèi)外兩個同一 軸心的噴頭，進(jìn)行靜電紡絲，調(diào)整推進(jìn)泵的流量為1.3mL/h，外加高壓為10kv，接收距離為 18cm ；(4)靜電紡絲結(jié)束后，取下神經(jīng)導(dǎo)管，用鈷60照射消毒、包裝，神經(jīng)導(dǎo)管長度為 50mm，壁厚為1mm。實(shí)施例2(1)將熔融紡絲制得的PGLA單絲編織成內(nèi)徑為2mm的網(wǎng)狀圓管，定長定型后套入 靜電紡絲機(jī)裝置的旋轉(zhuǎn)接收圓管上，旋轉(zhuǎn)速度為4000rpm ；( 將PBS/PCL(質(zhì)量比1 4)溶解于氯仿溶液中，攪拌后制成溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的PBS/PCL/氯仿溶液；將明膠溶解于甲酸溶液中，攪拌后制成明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 紡絲原液；(3)將兩種紡絲原液分別導(dǎo)入兩個注射泵中，兩個注射泵具有內(nèi)外兩個同一軸 心的噴頭，進(jìn)行靜電紡絲，調(diào)整推進(jìn)泵的流量為1.3mL/h，外加高壓為7. 53kv，接收距離為 18cm ；(4)靜電紡絲結(jié)束后，取下神經(jīng)導(dǎo)管，用鈷60照射消毒、包裝，神經(jīng)導(dǎo)管長度為 10mm，壁厚為 0. 02mm。實(shí)施例3(1)將熔融紡絲制得的PGLA單絲編織成內(nèi)徑為0. 5mm的網(wǎng)狀圓管，定長定型后套 入靜電紡絲機(jī)裝置的旋轉(zhuǎn)接收圓管上，旋轉(zhuǎn)速度為4000rpm ；( 將PBS/PLA(質(zhì)量比1 4)溶解于氯仿溶液中，攪拌后制成溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的PBS/PLA/氯仿溶液；將明膠溶解于甲酸溶液中，攪拌后制成明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 紡絲原液；(3)將兩種紡絲原液分別導(dǎo)入兩個注射泵中，兩個注射泵具有內(nèi)外兩個同一軸心 的噴頭，進(jìn)行靜電紡絲，調(diào)整推進(jìn)泵的流量為1. 3mL/h，外加高壓為^v，接收距離為18cm ；
(4)靜電紡絲結(jié)束后，取下神經(jīng)導(dǎo)管，用鈷60照射消毒、包裝，神經(jīng)導(dǎo)管長度為 100mm，壁厚為 1. 5mm。實(shí)施例4(1)將熔融紡絲制得的PGLA單絲編織成內(nèi)徑為5mm的網(wǎng)狀圓管，定長定型后套入 靜電紡絲機(jī)裝置的旋轉(zhuǎn)接收圓管上，旋轉(zhuǎn)速度為4000rpm ；( 將PBS/PLA(質(zhì)量比1 4)溶解于氯仿溶液中，攪拌后制成溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的PBS/PLA/氯仿溶液；將明膠溶解于甲酸溶液中，攪拌后制成明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 紡絲原液；(3)將兩種紡絲原液分別導(dǎo)入兩個注射泵中，兩個注射泵具有內(nèi)外兩個同一軸心 的噴頭，進(jìn)行靜電紡絲，調(diào)整推進(jìn)泵的流量為1. 3mL/h，外加高壓為^v，接收距離為18cm ；(4)靜電紡絲結(jié)束后，取下神經(jīng)導(dǎo)管，用鈷60照射消毒、包裝，神經(jīng)導(dǎo)管長度為 80mm，壁厚為 0. 5mm。
權(quán)利要求
1.一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管，包括作為骨架結(jié)構(gòu)的聚乙交酯-丙交 酯PLGA制成的網(wǎng)狀單絲內(nèi)襯和作為外層結(jié)構(gòu)的可降解生物材料制成的納米纖維氈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管，其特征在于所 述的可降解生物材料為聚乙交酯-丙交酯PLGA、聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚己內(nèi) 酯PCL、絲素蛋白中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管，其特征在于所 述的神經(jīng)導(dǎo)管長度為10 100mm，內(nèi)徑為0. 5 5mm，壁厚為0. 02 1. 5mm。
4.一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管的制備方法，包括(1)采用熔融紡絲法制得PLGA單絲，拉伸取向后編織成網(wǎng)狀內(nèi)襯導(dǎo)管；(2)將可降解生物材料溶于有機(jī)溶劑中，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 20%的紡絲原液；(3)將步驟(1)中的網(wǎng)狀內(nèi)襯導(dǎo)管作為接收裝置，將步驟(2)中的紡絲原液在網(wǎng)狀內(nèi)襯 導(dǎo)管表面進(jìn)行靜電紡絲，即得具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管的制備方法，其特 征在于所述步驟⑵中的有機(jī)溶劑為四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺DMF、丙酮、氯仿、甲酸、 三氟乙酸中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管的制備方法，其特 征在于所述步驟(3)中的靜電紡絲工藝參數(shù)為推進(jìn)泵的流量為1. 3mL/h，外加高壓為7 10kv，接收距離為18cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方法，生物可降解神經(jīng)導(dǎo)管包括作為骨架結(jié)構(gòu)的聚乙交酯-丙交酯PLGA制成的網(wǎng)狀單絲內(nèi)襯和作為外層結(jié)構(gòu)的可降解生物材料制成的納米纖維氈。制備方法包括(1)采用熔融紡絲法制得PLGA單絲，拉伸取向后編織成網(wǎng)狀內(nèi)襯導(dǎo)管；(2)將可降解生物材料溶于有機(jī)溶劑中，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～20％的紡絲原液；(3)將網(wǎng)狀內(nèi)襯導(dǎo)管作為接收裝置，將紡絲原液在網(wǎng)狀內(nèi)襯導(dǎo)管表面進(jìn)行靜電紡絲，即得。本發(fā)明生物相容性良好，具有適宜的降解時間以及較高的力學(xué)強(qiáng)度，能夠促進(jìn)受損神經(jīng)再生修復(fù)；制備方法操作簡單，成本低，對環(huán)境友好，經(jīng)濟(jì)效益高，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號A61L27/40GK102085393SQ20111002878
公開日2011年6月8日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者張佩華, 楊慶, 沈新元, 王文祖, 邵梅玲, 郯志清, 陳璐 申請人:東華大學(xué)