一種神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料及植入式醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]神經(jīng)系統(tǒng)是人體內(nèi)的最主要的器官之一，它控制著人體的感官運(yùn)動(dòng)功能。各種外傷如壓迫、牽伸、撕裂、切斷以及其他因素如局部缺血、腫瘤等將會(huì)造成神經(jīng)系統(tǒng)的部分或全部損傷，從而導(dǎo)致功能喪失和其它神經(jīng)性疾病。對(duì)于神經(jīng)缺損采用自體神經(jīng)移植被認(rèn)為是治療的金標(biāo)準(zhǔn)，但由于自體神經(jīng)移植存在著供體神經(jīng)來(lái)源有限、需要兩次手術(shù)、供區(qū)遺留不同程度的功能障礙及供體神經(jīng)與受體神經(jīng)不匹配等缺點(diǎn)，限制了其在臨床上應(yīng)用。
[0003]自從19世紀(jì)末，Gluck首先報(bào)告了采用脫鈣骨制成骨性管橋接神經(jīng)損傷部位進(jìn)行修復(fù)以來(lái)，采用神經(jīng)導(dǎo)管橋接修復(fù)周圍神經(jīng)損傷已被許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為是一個(gè)切實(shí)可行的方法。目前神經(jīng)導(dǎo)管的制作方法主要有:相分離法、模具澆制法、溶液澆注-瀝濾法、編織法等。神經(jīng)導(dǎo)管構(gòu)建方面，目前已有部分專利報(bào)道，如中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?3134541)公開(kāi)了一種由生物可降解材料和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞或干細(xì)胞構(gòu)建而成復(fù)合神經(jīng)導(dǎo)管，中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?00410012846)公開(kāi)了一種復(fù)合型聚乳酸緩釋人工神經(jīng)導(dǎo)管材料及制備方法，中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?00510012201)公開(kāi)了一種多通道神經(jīng)修復(fù)導(dǎo)管及其制備方法和專用模具。但是這些專利中所采用的方法都需要將各種生物活性物質(zhì)與有機(jī)溶劑直接混合，從而導(dǎo)致生物活性物質(zhì)的活性降低或喪失。
[0004]靜電紡絲技術(shù)具有簡(jiǎn)便快捷、成本低廉、結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點(diǎn)，能夠連續(xù)制備比表面積大的納米或亞微米級(jí)的超細(xì)纖維，在組織工程支架制備方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，近來(lái)受到國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注。同軸靜電紡絲則是通過(guò)對(duì)其噴絲系統(tǒng)的改進(jìn)，將芯質(zhì)和殼層材料的液體分裝在兩個(gè)不同的注射器中，采用微量注射泵來(lái)精確控制液體的流量，制備出具有殼-芯結(jié)構(gòu)的納米纖維。同軸靜電紡絲技術(shù)能夠制備直徑與天然細(xì)胞外基質(zhì)相近的連續(xù)超細(xì)纖維，因而制備的導(dǎo)管壁可以最大程度地仿生人體內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以將無(wú)機(jī)粒子、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞調(diào)控因子甚至活細(xì)胞復(fù)合進(jìn)纖維內(nèi)，更為重要的是由于紡絲過(guò)程中兩種液體在噴口處匯合的時(shí)間很短，加上聚合物液體的擴(kuò)散系數(shù)較低，芯層和表層液體在固化前不會(huì)混合在一起，避免了因生物活性分子與有機(jī)溶劑直接接觸而導(dǎo)致的活性減弱或喪失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的之一在于提供一種神經(jīng)導(dǎo)管及其制備方法，本發(fā)明提供的神經(jīng)導(dǎo)管具有強(qiáng)度硬度合適、可降解、能提供合適的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、有理想的雙層或多層結(jié)構(gòu)、有半滲透性，成本較低、生產(chǎn)周期短、保存運(yùn)輸容易、不帶病毒、無(wú)免疫排斥或免疫排斥作用極低的、應(yīng)用范圍廣泛的特點(diǎn)，很好地滿足神經(jīng)再生過(guò)程的要求。
[0006]本發(fā)明提供的一種神經(jīng)導(dǎo)管，包括內(nèi)層、外層和空腔；所述內(nèi)層的外表面覆設(shè)有外層，所述空腔位于內(nèi)層和外層之間，所述內(nèi)層為采用靜電紡絲法制成的親水性細(xì)胞支架層，所述外層為采用靜電紡絲法制成的疏水性神經(jīng)導(dǎo)管支架層；所述空腔用于貯存生物活性因子溶液。
[0007]所述空腔的形式可以是被內(nèi)層和外層所包裹的不帶開(kāi)口的全封閉性空腔、或帶有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口的空腔。
[0008]應(yīng)用時(shí)，帶有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口的空的神經(jīng)導(dǎo)管在注入生物活性因子溶液后，采用醫(yī)用針線或涂抹人體可吸收材料等常規(guī)方法對(duì)空腔的開(kāi)口進(jìn)行封閉；而帶有全封閉性空腔的神經(jīng)導(dǎo)管則在注入生物活性因子溶液后可直接使用。
[0009]進(jìn)一步的，所述外層的平均孔徑為0.08?I μπι，所述內(nèi)層的平均孔徑為20?100 μ m0
[0010]因?yàn)槿梭w細(xì)胞直徑平均在10-20 μπι。平均孔徑在3 ym以下，已經(jīng)可以有效的防止結(jié)締組織長(zhǎng)入神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)部。靜電紡纖維得到的孔徑大小分布很大程度上依賴于纖維直徑，已知纖維直徑減h，孔徑也在同時(shí)減小。據(jù)已發(fā)表的文獻(xiàn)，纖維直徑在4?
徑為20?45μπι。文獻(xiàn)報(bào)道，靜電紡再生絲素纖維非織造織物的平均孔徑可達(dá)到2 μm。同時(shí)，為了提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等有效物質(zhì)，在內(nèi)層支架上種植雪旺細(xì)胞是一個(gè)可能的選擇。整個(gè)神經(jīng)導(dǎo)管的管壁是半滲透性的?？讖皆?.8 μπι以上，達(dá)到可以允許營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入。因此，我們把外層孔徑控制在0.08?1.0 μπι之間，既可以防止生物活性因子向外滲透，同時(shí)又能阻止成纖維細(xì)胞的長(zhǎng)入，造成不必要的粘連。
[0011]在神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)層，為了有效誘導(dǎo)毛細(xì)血管和纖維組織長(zhǎng)入，尤其是雪旺細(xì)胞，為神經(jīng)再生長(zhǎng)提供更好的營(yíng)養(yǎng)和結(jié)構(gòu)，該層則采用生物相容性好的親水性材料，再者，通過(guò)靜電紡絲參數(shù)調(diào)整，我們把內(nèi)層的平均孔徑控制在20?100 μπι之間。這樣有利于細(xì)胞的迀入、粘附、增殖和生長(zhǎng)分化。
[0012]所述空腔內(nèi)可含有生物活性因子溶液。所述生物活性因子溶液可以采用術(shù)前注入的方式注射到空腔中。
[0013]進(jìn)一步的，所述的生物活性因子為神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞或藥物。
[0014]進(jìn)一步的，所述的生物活性因子為神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞或藥物。
[0015]所述神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子是指神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和對(duì)神經(jīng)細(xì)胞存活具有調(diào)節(jié)作用的生長(zhǎng)因子。神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)育、生存、生長(zhǎng)、迀移以及與其它細(xì)胞建立功能性聯(lián)系，或在神經(jīng)再生過(guò)程及軸突的再生長(zhǎng)中，均受神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的誘導(dǎo)、調(diào)節(jié)和控制。
[0016]所述神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，優(yōu)選為多肽，氨基酸，糖胺聚糖，明膠、糖皮質(zhì)素、白介素-1。所述多肽，氨基酸，糖胺聚糖，明膠對(duì)生長(zhǎng)因子有廣譜粘附和富集作用，能激發(fā)未分化細(xì)胞定向分化，具有誘導(dǎo)機(jī)體組織的再生性修復(fù)功能。如明膠可以促進(jìn)血管毛細(xì)血管的形成，可加強(qiáng)對(duì)神經(jīng)導(dǎo)管的周圍，即自發(fā)新生長(zhǎng)的軸突的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)。所述糖皮質(zhì)素、白介素-1能在體內(nèi)增強(qiáng)不同營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá)。
[0017]所述對(duì)神經(jīng)細(xì)胞存活具有調(diào)節(jié)作用的生長(zhǎng)因子，優(yōu)選為神經(jīng)生長(zhǎng)因子、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素_3、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)-4/5、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素_6、睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子或膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子。以上因子已有的文獻(xiàn)皆已證實(shí)了對(duì)神經(jīng)修復(fù)生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子具有刺激多種神經(jīng)元存活和分化的功能，但各種因子的靶細(xì)胞群既有區(qū)別又有交叉。神經(jīng)生長(zhǎng)因子主要作用于神經(jīng)嵴起源的發(fā)育期中的感覺(jué)神經(jīng)元和交感神經(jīng)元及前腦基底部某些膽堿能神經(jīng)元，能誘導(dǎo)感覺(jué)和去甲腎上腺素能神經(jīng)元纖維進(jìn)行較大延伸，使局部運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元纖維也出現(xiàn)發(fā)芽現(xiàn)象。腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)多種感覺(jué)神經(jīng)元、膽堿能神經(jīng)元、多巴胺能神經(jīng)元以及GABA能神經(jīng)元的發(fā)育分化與生長(zhǎng)再生具有維持和促進(jìn)作用。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-3參與了脊髓修復(fù)過(guò)程。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)-4/5為感覺(jué)神經(jīng)元的營(yíng)養(yǎng)因子，但在阻止損傷后運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元死亡的作用上，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)-4/5與腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子聚有相同效應(yīng)。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-3都能促進(jìn)脊髓損傷后皮質(zhì)脊髓束的生長(zhǎng)，且能阻止大鼠發(fā)育中損傷紅核神經(jīng)元的退行性死亡。
[0018]所述神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞優(yōu)選為雪旺細(xì)胞；所述藥物優(yōu)選為抗生素、止血藥物或防粘結(jié)藥物中的一種或可混合使用的幾種藥物的混合物。
[0019]作為一種優(yōu)選方案，所述的生物活性因子溶液優(yōu)選為0.01?3%重量的抗生素溶液、0.001?3%重量的止血和防粘連藥物，0.001?0.5%重量的堿性成纖維細(xì)胞因子溶液。
[0020]所述生物活性因子溶液中，所述神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的含量?jī)?yōu)選為不高于溶液的10%重量，所含神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的密度優(yōu)選為105?109個(gè)/ml之間。
[0021]本發(fā)明還提供了一種神經(jīng)導(dǎo)管的制備方法，包括如下步驟:
[0022]步驟⑴制備親水性聚合物溶液和疏水性聚合物溶液；
[0023]步驟(2)將親水性聚合物溶液加入靜電紡裝置的注射器中，進(jìn)行紡絲，制得神經(jīng)導(dǎo)管的內(nèi)層；
[0024]步驟(3)在所述內(nèi)層上放置倆只鋼針并固定好，然后將所述疏水性聚合物溶液加入靜電紡裝置的注射器中，進(jìn)行紡絲，制得神經(jīng)導(dǎo)管的外層；
[0025]步驟(4)清洗制得的神經(jīng)導(dǎo)管的內(nèi)層和外層，并浸入酒精，抽去鋼針，即可得所述神經(jīng)導(dǎo)管，滅菌，包裝。
[0026]采用不溶性材料制備的神經(jīng)導(dǎo)管，為帶有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口的空腔的神經(jīng)導(dǎo)管。所述不溶性材料的作用為制備空腔，所述不溶性材料優(yōu)選為鋼針。
[0027]進(jìn)一步的，所述親水性聚合物溶液為親水性聚合物溶于溶劑得到的溶液；所述親水性聚合物包括聚乙二醇、聚羥基丁酸戊酸酯、聚羥基丁酸己酸酯、聚磷酸酯、聚乙烯醇、聚氧乙烷、膠原蛋白、殼聚糖、改性殼聚糖、淀粉、纖維素、改性纖維素、明膠、纖維蛋白、絲蛋白、彈力蛋白擬態(tài)的肽聚合物、海藻酸、硫酸軟骨素，肝素，瓊脂，葡聚糖或褐藻酸中任意一種或幾種的混合物。
[0028]進(jìn)一步的，所述疏水性聚合物溶液為疏水性聚合物溶于溶劑得到的溶液；疏水性聚合物為疏水性聚氨酯、聚乳酸、聚已內(nèi)酯、聚羥基乙酸、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚羥基烷基酸酯類、聚氨酯類或聚碳酸酯中任意一種或幾種的混合物。
[0029]所述親水性和疏水性聚合物混合溶液的靜電紡絲工藝參數(shù)優(yōu)選如下:微量注射泵的速率為0.1?8ml/h，高壓發(fā)生器的電壓為5?40kV，接收裝置的接收距離為12?25厘米;
[0030]所述疏水性聚合物溶液的靜電