一種神經(jīng)導管及其制備方法
【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動功能。各種外傷如壓迫、牽伸、撕裂、切斷以及其他因素如局部缺血、腫瘤等將會造成神經(jīng)系統(tǒng)的部分或全部損傷，從而導致功能喪失和其它神經(jīng)性疾病。對于神經(jīng)缺損采用自體神經(jīng)移植被認為是治療的金標準，但由于自體神經(jīng)移植存在著供體神經(jīng)來源有限、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，限制了其在臨床上應用。
[0003]自從19世紀末，Gluck首先報告了采用脫鈣骨制成骨性管橋接神經(jīng)損傷部位進行修復以來，采用神經(jīng)導管橋接修復周圍神經(jīng)損傷已被許多國內(nèi)外學者認為是一個切實可行的方法。目前神經(jīng)導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)導管構(gòu)建方面，目前已有部分專利報道，如中國專利(申請?zhí)?3134541)公開了一種由生物可降解材料和神經(jīng)膠質(zhì)細胞或干細胞構(gòu)建而成復合神經(jīng)導管，中國專利(申請?zhí)?00410012846)公開了一種復合型聚乳酸緩釋人工神經(jīng)導管材料及制備方法，中國專利(申請?zhí)?00510012201)公開了一種多通道神經(jīng)修復導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)與有機溶劑直接混合，從而導致生物活性物質(zhì)的活性降低或喪失。
[0004]靜電紡絲技術(shù)具有簡便快捷、成本低廉、結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點，能夠連續(xù)制備比表面積大的納米或亞微米級的超細纖維，在組織工程支架制備方面有著獨特的優(yōu)勢，近來受到國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。同軸靜電紡絲則是通過對其噴絲系統(tǒng)的改進，將芯質(zhì)和殼層材料的液體分裝在兩個不同的注射器中，采用微量注射泵來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胞外基質(zhì)相近的連續(xù)超細纖維，因而制備的導管壁可以最大程度地仿生人體內(nèi)細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以將無機粒子、生長因子、細胞調(diào)控因子甚至活細胞復合進纖維內(nèi)，更為重要的是由于紡絲過程中兩種液體在噴口處匯合的時間很短，加上聚合物液體的擴散系數(shù)較低，芯層和表層液體在固化前不會混合在一起，避免了因生物活性分子與有機溶劑直接接觸而導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)導管及其制備方法，本發(fā)明提供的神經(jīng)導管具有強度硬度合適、可降解、能提供合適的神經(jīng)營養(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、保存運輸容易、不帶病毒、無免疫排斥或免疫排斥作用極低的、應用范圍廣泛的特點，很好地滿足神經(jīng)再生過程的要求。
[0006]本發(fā)明提供的一種神經(jīng)導管，包括內(nèi)層、外層和空腔；所述內(nèi)層的外表面覆設有外層，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口的全封閉性空腔、或帶有一個或多個開口的空腔。
[0008]應用時，帶有一個或多個開口的空的神經(jīng)導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)方法對空腔的開口進行封閉；而帶有全封閉性空腔的神經(jīng)導管則在注入生物活性因子溶液后可直接使用。
[0009]進一步的，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]因為人體細胞直徑平均在10-20 μπι。平均孔徑在3 ym以下，已經(jīng)可以有效的防止結(jié)締組織長入神經(jīng)導管內(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，孔徑也在同時減小。據(jù)已發(fā)表的文獻，纖維直徑在4?
徑為20?45μπι。文獻報道，靜電紡再生絲素纖維非織造織物的平均孔徑可達到2 μm。同時，為了提供營養(yǎng)物質(zhì)等有效物質(zhì)，在內(nèi)層支架上種植雪旺細胞是一個可能的選擇。整個神經(jīng)導管的管壁是半滲透性的?？讖皆?.8 μπι以上，達到可以允許營養(yǎng)物質(zhì)進入。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，同時又能阻止成纖維細胞的長入，造成不必要的粘連。
[0011]在神經(jīng)導管內(nèi)層，為了有效誘導毛細血管和纖維組織長入，尤其是雪旺細胞，為神經(jīng)再生長提供更好的營養(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。這樣有利于細胞的迀入、粘附、增殖和生長分化。
[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]進一步的，所述的生物活性因子為神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)膠質(zhì)細胞或藥物。
[0014]進一步的，所述的生物活性因子為神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)膠質(zhì)細胞或藥物。
[0015]所述神經(jīng)營養(yǎng)因子是指神經(jīng)營養(yǎng)物質(zhì)和對神經(jīng)細胞存活具有調(diào)節(jié)作用的生長因子。神經(jīng)細胞的發(fā)育、生存、生長、迀移以及與其它細胞建立功能性聯(lián)系，或在神經(jīng)再生過程及軸突的再生長中，均受神經(jīng)營養(yǎng)因子的誘導、調(diào)節(jié)和控制。
[0016]所述神經(jīng)營養(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，明膠對生長因子有廣譜粘附和富集作用，能激發(fā)未分化細胞定向分化，具有誘導機體組織的再生性修復功能。如明膠可以促進血管毛細血管的形成，可加強對神經(jīng)導管的周圍，即自發(fā)新生長的軸突的營養(yǎng)物質(zhì)的供應。所述糖皮質(zhì)素、白介素-1能在體內(nèi)增強不同營養(yǎng)因子的表達。
[0017]所述對神經(jīng)細胞存活具有調(diào)節(jié)作用的生長因子，優(yōu)選為神經(jīng)生長因子、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)營養(yǎng)素_3、神經(jīng)營養(yǎng)物質(zhì)-4/5、神經(jīng)營養(yǎng)素_6、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子或膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子。以上因子已有的文獻皆已證實了對神經(jīng)修復生長的促進作用。神經(jīng)營養(yǎng)因子具有刺激多種神經(jīng)元存活和分化的功能，但各種因子的靶細胞群既有區(qū)別又有交叉。神經(jīng)生長因子主要作用于神經(jīng)嵴起源的發(fā)育期中的感覺神經(jīng)元和交感神經(jīng)元及前腦基底部某些膽堿能神經(jīng)元，能誘導感覺和去甲腎上腺素能神經(jīng)元纖維進行較大延伸，使局部運動神經(jīng)元纖維也出現(xiàn)發(fā)芽現(xiàn)象。腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子對多種感覺神經(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)育分化與生長再生具有維持和促進作用。神經(jīng)營養(yǎng)素-3參與了脊髓修復過程。神經(jīng)營養(yǎng)物質(zhì)-4/5為感覺神經(jīng)元的營養(yǎng)因子，但在阻止損傷后運動神經(jīng)元死亡的作用上，神經(jīng)營養(yǎng)物質(zhì)-4/5與腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子聚有相同效應。神經(jīng)營養(yǎng)素-3都能促進脊髓損傷后皮質(zhì)脊髓束的生長，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)細胞優(yōu)選為雪旺細胞；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胞因子溶液。
[0020]所述生物活性因子溶液中，所述神經(jīng)營養(yǎng)因子的含量優(yōu)選為不高于溶液的10%重量，所含神經(jīng)膠質(zhì)細胞的密度優(yōu)選為105?109個/ml之間。
[0021]本發(fā)明還提供了一種神經(jīng)導管的制備方法，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，進行紡絲，制得神經(jīng)導管的內(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，進行紡絲，制得神經(jīng)導管的外層；
[0025]步驟(4)清洗制得的神經(jīng)導管的內(nèi)層和外層，并浸入酒精，抽去鋼針，即可得所述神經(jīng)導管，滅菌，包裝。
[0026]采用不溶性材料制備的神經(jīng)導管，為帶有一個或多個開口的空腔的神經(jīng)導管。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