一種神經(jīng)單元球形支架及其制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到提供一種神經(jīng)單元球形支架，特別涉及的一種實(shí)現(xiàn)神經(jīng)缺損區(qū)快速 填充和神經(jīng)元快速修復(fù)的神經(jīng)單元球形支架的組成、制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，由于交通事故、地質(zhì)災(zāi)害、戰(zhàn)爭等導(dǎo)致顱內(nèi)損傷病人日益增加，臨床手術(shù)后 顱內(nèi)通常存在較大的缺損區(qū)，如果不能有效愈合，就會造成行動(dòng)功能、語言、記憶或智力的 障礙。
[0003] 臨床應(yīng)用膠原蛋白海綿作為顱內(nèi)填充材料，能夠降低腦脊液的滲出量，起到填充 顱內(nèi)殘腔和重建顱底的作用。也有人用水凝膠作為術(shù)后顱內(nèi)殘腔的填充物。但是無論膠原 蛋白海綿還是水凝膠，只是起到暫時(shí)填補(bǔ)作用，無法真正重建神經(jīng)元，因此神經(jīng)功能得不到 恢復(fù)。尋找和研制較為合適的修復(fù)材料或移植支架是解決神經(jīng)缺損區(qū)功能修復(fù)的關(guān)鍵。
[0004] 目前除了自體神經(jīng)成為首選的神經(jīng)缺損橋接移植物外，在人類自身仍未找到較為 理想、并得到共認(rèn)和在臨床上廣泛應(yīng)用的神經(jīng)移植替代材料。但是自體神經(jīng)移植的神經(jīng)來 源有限，并且存在神經(jīng)的組織結(jié)構(gòu)和尺寸難以匹配等原因，因此未能在臨床上廣泛使用。
[0005] 國際上應(yīng)用神經(jīng)干細(xì)胞移植方法恢復(fù)神經(jīng)缺損區(qū)功能，具有一定的效果。但是單 純神經(jīng)干細(xì)胞移植后，細(xì)胞的存活率低，并且缺乏必要的定向生長空間，維持時(shí)間短。隨著 組織工程學(xué)的出現(xiàn)和發(fā)展，近二十多年來人們嘗試了多種生物相容性高分子材料包括殼聚 糖、明膠、硅膠、聚乙醇酸（PGA)、聚乳酸（PLA)、乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA)等材料，制 備不同結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管、套管作為神經(jīng)橋接支架。這些特殊構(gòu)造的三維支架無法應(yīng)用于中樞神 經(jīng)缺損區(qū)，并且存在著各自不同的缺點(diǎn)。對于顱內(nèi)損傷造成的中樞神經(jīng)缺損區(qū)目前尚缺乏 有效的修復(fù)材料，已有的材料或策略都無法同時(shí)滿足理想的神經(jīng)缺損區(qū)修復(fù)材料要求，即： 具有良好的力學(xué)性能和空間結(jié)構(gòu)、為神經(jīng)干細(xì)胞最佳的理化和生物學(xué)微環(huán)境促進(jìn)其生長、 長時(shí)間誘導(dǎo)神經(jīng)的定向分化、促進(jìn)神經(jīng)缺損區(qū)內(nèi)神經(jīng)單元的快速構(gòu)建和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有效形 成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種新型神經(jīng)單元球形支 架，這種神經(jīng)單元球形支架既能為神經(jīng)再生提供最佳的理化和生物學(xué)微環(huán)境，又能提供良 好的力學(xué)性能和定向生長空間，維持時(shí)間長，滿足神經(jīng)缺損區(qū)的有效填充、局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和 微血管的快速重構(gòu)等多重目的。
[0007] 本發(fā)明人經(jīng)過大量研究和實(shí)驗(yàn)對比，發(fā)現(xiàn)已有報(bào)道的各型支架結(jié)構(gòu)都不適應(yīng)顱內(nèi) 神經(jīng)缺損區(qū)的需要，只有500-2000 μπι的球形結(jié)構(gòu)才能滿足神經(jīng)缺損區(qū)充分填充的要求。 此外，已有報(bào)道的各種微球，無發(fā)適應(yīng)神經(jīng)細(xì)胞的增長，只有中空結(jié)構(gòu)的球形，并且具有由 中心向四周放射的20-100 μπι孔道的空間結(jié)構(gòu)，才能滿足神經(jīng)細(xì)胞生長的空間需要和微血 管生成的需要。
[0008] 由此，本發(fā)明的一種用于橋接缺損神經(jīng)的復(fù)合修復(fù)材料及其支架，所述的神經(jīng)單 元球形支架由生物相容性的天然、半合成或合成高分子材料構(gòu)成；所述的神經(jīng)單元球形支 架中分布大量孔道，這些孔道呈現(xiàn)由中心向四周放射的空間結(jié)構(gòu)，中心孔洞與所有孔道相 通，神經(jīng)單元球形支架直徑500-2000 μπι，其內(nèi)部的孔道直徑20-100 μπι ;所述的神經(jīng)單元 球形支架孔道內(nèi)含有干細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞；所述的神經(jīng)單元球形支架的骨架內(nèi)含有微管 蛋白抑制劑、神經(jīng)營養(yǎng)因子、透明質(zhì)酸、羊毛留醇和蝸牛蛋白酶的一種或幾種組合。
[0009] 上述的生物相容性的天然、半合成或合成高分子材料選自：殼聚糖、藻酸鹽、絲素 蛋白、纖維素、膠原蛋白、甲殼素、幾丁糖、碳、泊洛沙姆、石墨烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚羥基 乙酸、乳酸-羥基乙酸共聚物、聚乙交酯-丙交酯、聚羥基丁酸酯、聚已內(nèi)酯、聚乙醇酸、脂肪 族聚酯、聚磷酸酯、聚碳酸酯、聚氨酯中的一種或幾種組合。
[0010] 上述的干細(xì)胞選自：神經(jīng)干細(xì)胞、許旺細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)細(xì)胞、脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞、 臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞中的一種或幾種組合。
[0011] 上述的微管蛋白抑制劑選自：埃博霉素及其同類物或衍生物、紫杉醇及其同類物 或衍生物、秋水仙堿及其同類物或衍生物、長春堿及其同類物或衍生物中的一種或幾種組 合。
[0012] 上述的神經(jīng)營養(yǎng)因子選自：神經(jīng)生長因子、腦源性神經(jīng)生長因子、神經(jīng)分裂素、睫 狀神經(jīng)營養(yǎng)因子、白細(xì)胞介素-6、成纖維細(xì)胞生長因子、白細(xì)胞抑制因子、類胰島素生長因 子、胰島素淀粉肽、表皮生長因子、膠質(zhì)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、血小板源性生長因子、轉(zhuǎn)化生長 因子β、神經(jīng)多肽Ρ物質(zhì)中的一種或幾種組合。
[0013] 上述的制備方法包括如下步驟：
[0014] a.以生物相容性高分子材料應(yīng)用復(fù)乳-蒸發(fā)法制備形成直徑為500-2000 μ m范圍 內(nèi)的微球：
[0015] b.采用微針或激光束做同心穿孔處理，形成表面分布20-100 μπι孔道的空白神經(jīng) 單元球形支架；
[0016] c.采用浸吸方式將干細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞吸附于神經(jīng)單元球形支架的孔道中。
[0017] 上述的生物相容性高分子材料選自：殼聚糖、藻酸鹽、絲素蛋白、纖維素、膠原蛋 白、甲殼素、幾丁糖、碳、泊洛沙姆、石墨烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚羥基乙酸、乳酸-羥基乙酸 共聚物、聚乙交酯-丙交酯、聚羥基丁酸酯、聚已內(nèi)酯、聚乙醇酸、脂肪族聚酯、聚磷酸酯、聚 碳酸酯、聚氨酯中的一種或幾種組合。
[0018] 上述的干細(xì)胞選自：神經(jīng)干細(xì)胞、許旺細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)細(xì)胞、脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞、 臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞中的一種或幾種組合。
[0019] 上述的微球中含有微管蛋白抑制劑、神經(jīng)營養(yǎng)因子、透明質(zhì)酸、羊毛留醇和蝸牛蛋 白酶的一種或幾種組合。
[0020] 上述的一種神經(jīng)單元球形支架，其特征在于：所述的神經(jīng)單元球形支架用于中樞 神經(jīng)系統(tǒng)缺損區(qū)內(nèi)局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和微血管的快速重構(gòu)，神經(jīng)功能的快速恢復(fù)。
[0021] 本發(fā)明的一種神經(jīng)單元球形支架的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在其特殊的三維球形結(jié)構(gòu)，發(fā)揮各種 修復(fù)材料的優(yōu)勢，同時(shí)彌補(bǔ)其不足，滿足理想的神經(jīng)缺損區(qū)修復(fù)材料要求，①中空球形支架 比導(dǎo)管或套管具有更良好的力學(xué)性能和不規(guī)則空間的填充能力，適合于各種形狀的神經(jīng)缺 損區(qū)應(yīng)用；②不僅長時(shí)間誘導(dǎo)神經(jīng)的定向生長，而且隔開不同神經(jīng)，防止形成神經(jīng)瘤；③為 神經(jīng)細(xì)胞再生提供最佳的理化和生物學(xué)微環(huán)境；④促進(jìn)神經(jīng)缺損區(qū)內(nèi)局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和微血 管的快速重構(gòu)，神經(jīng)功能的快速恢復(fù)。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明的一種神經(jīng)單元球形支架結(jié)構(gòu)平面示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下文將詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特 征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù) 效果。
[0024] 實(shí)施例1天然高分子材料殼聚糖制備的空白球形支架
[0025] a.殼聚糖球形支架
[0026] 取60mg殼聚糖（分子量1萬），溶于4ml 3%醋酸中，完全溶解成均勻溶液。將lml 丙酮加入其中，超聲分散形成0/W乳劑，加入到含50mg司盤80的液體石蠟：石油醚（體積 比為1 : 1)混合溶液40ml中，400轉(zhuǎn)速/分鐘攪拌混勻，形成0/W/0復(fù)乳，滴加戊二醛溶 液0. 5ml進(jìn)行交聯(lián)固化，繼續(xù)攪拌2h，離心分離微球，石油醚洗滌三次，自然揮干形成殼聚 糖空白中空微球。殼聚糖空白微球表面以直徑100 μ m微針做同心穿刺處理，形成表面分布 100 μ m孔道且直徑為2000 μ m的額殼聚糖球形支架。
[0027] 用類似方法制備以下的實(shí)驗(yàn)對照組：
[0028] b.未開孔組：即在以上操作中不經(jīng)微針處理得到的殼聚糖球形支架未開孔組。
[0029] c.非同心孔組：即以微針做非同心穿孔處理得到的非同心孔的殼聚糖球形支架 非同心孔組。
[0030] d.孔徑不同組：即以激光做同心穿孔處理得到15 μπι微孔的殼聚糖球形支架孔徑 不同組。
[0031] 實(shí)施例2半合成高分子材料乙基纖維素制備的空白球形支架
[0032] a.乙基纖維素球形支架
[0033] 聚乙烯吡咯烷酮（PVP)和乙基纖維素（EC)溶解于20ml無水乙醇中，配制成含質(zhì) 量百分比為3. 6%的聚乙烯吡咯烷酮和質(zhì)量百分比為33%的乙基纖維素的混合溶液，超聲 分散均勻后，20°C條件下加入乙醚4ml，作為分散相溶液。另配制含50mg司盤80的液體石 蠟200ml，20°C條件下緩緩加入分散相溶液中，400轉(zhuǎn)速/分鐘條件下攪拌，置于通風(fēng)條件下 揮干有機(jī)溶劑，過濾收集微球，以正己烷洗滌，真空干燥，得到空白中空微球，表面以激光束 做同心穿孔處理，形成表面分布50 μ m孔道的直徑為1000 μ m乙基纖維素球形支架。
[0034] 用類似方法制備以下的實(shí)驗(yàn)對照組：
[0035] b.未開孔組：即在以上操作中不經(jīng)激光束處理得到的乙基纖維素球形支架未開 孔組。
[0036] c.非同心孔組：即以激光束做非同心穿孔處理得到的非同心孔的乙基纖維素球 形支架非同心孔組。
[0037] d.孔徑不同組：即以激光束做同心穿孔處理得到10 μπι微孔的乙基纖維素球形支 架孔徑不同組。
[0038] 實(shí)施例3人工合成高分子材料聚乙烯醇制備的空白球形支架
[0039] a