CN105748171A - 生物型神经导管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物型神经导管，包括混合有血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子的再生丝素蛋白纤维构成的具有三维交错网络结构特征的纤维毡内层，纤维毡内层外表面依次覆盖有多孔过渡层、抗凝血层和外层，纤维毡内层上设有若干贮存生物活性因子溶液的空腔，空腔位于纤维毡内层的外表面与多孔过渡层的内表面之间，外层为混合有铜离子的再生丝素蛋白纤维构成的具有三维交错网络结构特征的疏水性纤维毡外层。本发明为神经的恢复提供所需的三维空间，保证了神经导管具有合适的强度、硬度和弹性，可在手术前按需要的方式加载生物活性因子，不仅使产品生产质量易于控制，而且能大大提高生物活性因子的存活率，更高效地促进神经的再生。

Description

生物型神经导管

技术领域

本发明涉及生物医用材料及植入式医疗器械领域，具体涉及一种生物型神经导管。

背景技术

神经***是人体内的最主要的器官之一，它控制着人体的感官运动功能。各种外伤如压迫、牵伸、撕裂、切断以及其他因素如局部缺血、肿瘤等将会造成神经***的部分或全部损伤，从而导致功能丧失和其它神经性疾病。缺损神经的修复与功能的重建是人类尚待攻克的难题之一。周围神经的神经元轴突在适当条件下可以延伸，长过受损伤区域，达到神经再生的目的。借助于神经外科特别是显微神经外科的发展，神经损伤的修复和再生已成为可能。目前研究和在临床上应用的神经修复技术主要有三种，直接吻合、神经移植(自体或异体)及神经导管修复。直接吻合是直接将断离神经的近体端、远体端进行手术缝合，仅局限于较短的神经断伤(小于8mm)，这是由于神经没有伸展功能，缝合产生的张力会影响神经的再生，因此对长间歇的神经缺损也无能为力，且其疗效优良率仅为50％。神经移植会导致供区神经功能丧失，对较大较粗的神经缺损供应来源不足，且有二次手术的问题。而异体移植尚需解决免疫抑制问题。直接吻合和神经移植还存在着断端感觉神经和运动神经纤维接错位的问题。由于在创伤外科领域，神经损伤修复是靠神经端端缝合，但由于周围神经是混合神经，而目前还缺乏在手术中能快速而准确地辨别神经断端感觉神经和运动神经纤维的科学鉴别方法，即使应用精细的显微外科技术行束膜缝合，也难以避免在神经端端缝合后，因感觉、运动神经纤维的错向对接，而影响神经缝合的疗效，影响神经功能的恢复。

神经导管修复(桥接术)是目前神经再生修复的研究热点，是组织工程学、材料学、生物学、医学界共同关注的一大热点。近十几年来国内外学者已经证实了神经导管替代自体移植来修复神经缺损的可行性。由于神经具有一定的再生修复能力，通过导管诱导，为缺损神经的近体端、远体端搭桥，引导神经的再生方向，可以使缺损长度较短的神经再生修复。近年来，有学者主张在神经断端间留2～3mm的间隙，由于神经的趋化作用，有利于使近端感觉神经纤维和运动神经纤维分别与远端相应神经纤维对接，从而提高神经修复效果。相比于其它神经损伤的修复方法，采用神经导管可以提供神经再生的多种有利条件：在神经再生中暂时固定并支持缺损神经的两端；引导神经元的轴突轴向生长，避免外生和形成神经瘤；为神经再生提供一个相对隔绝的微环境，富集神经再生所需的神经营养因子，减少细胞入侵，防止疤痕的形成；有利于感觉神经纤维和运动神经纤维正确地与远端相应神经纤维对接，提高神经修复效果。用于制备神经导管的材料主要分为非神经组织、非生物降解材料和可生物降解材料。非神经组织材料主要包括静脉管、动脉管、羊膜管、骨骼管、肌膜管等，这些材料主要的特点是含有基底膜与雪旺细胞的细胞基底膜相似，为雪旺细胞迁入提供条件，但这些材料在缺血后容易塌陷、再生不良、形成锁疤痕组织、增生及粘连等。非生物降解型材料如硅胶管、聚乙烯、聚氟乙烯等曾被用来制备神经导管研究神经再生状况，由于导管的非降解性，神经再生完成以后，导管仍然完整地留在再生部位，这可能使再生神经纤维化，引起慢性神经压迫并引发炎症，因而其长期效果不甚理想，在临床上应用受到限制。这两者都不可取。可降解材料是目前神经导管研究的热点，从目前神经导管的研究现状看，主要是通过各种生物相容性和可降解性材料，如牛胶原蛋白、聚乳酸、壳聚糖等，加工为中空管或再在其中内置与轴平行的纤维、海绵等，在缺损神经的近体端和远体端搭桥，营造一个有利于再生功能发挥的微环境，阻止周围***的长入，诱导神经沿导管方向再生。在修复过程中，导管材料也逐渐降解被生物体吸收。并且以此类材料为基体通过物理吸附、微包囊、化学键合、使用前注射等方式在材料上结合各种神经再生促进剂，如成年蛋白、神经细胞粘附蛋白、神经生长因子、睫状神经营养因子、脑源性神经营养因子等，以促进神经的再生；或进行雪旺细胞或干细胞培养，以构筑组织工程化人工神经导管。尽管神经导管桥接术的研究己取得诸多进展，如中国专利CN100479785C(授权日2009.4.22)公开了一种双层人工神经导管的制备方法，采用倒模的方式制备神经导管的内外层。但离临床上取代自体神经移植修复周围神经缺损还有相当的距离。其主要原因在于目前导管材料所提供的功能还不能完全满足轴突再生这一精确复杂的生理过程的要求。通过静电纺丝技术可以制备纳米级仿生导管。一方面，由静电纺丝法所得到的纤维是纳米级的，比传统的方法得到的无纺布直径小几个数量级；另一方面可通过工艺参数调整导管的强度、硬度、降解速度、管壁厚度、直径、孔径孔隙的分布、材质等性质。

中国专利CN101439205A(公开日2009.5.27)公开了一种神经导管，其具有壳-芯结构，芯层为生物活性成分，壳层为生物可降解材料，通过同轴静电纺丝方法制备。该神经导管随着材料的降解，活性物质可以受控地释放，但在神经修复前期，壳层纤维作为支架不能降解，以致生物活性因子不能很好的释放，达不到修复的目的。中国专利CN101507842A(公开日2009.8.19)公开了一种螺旋形易弯曲抗压力的神经导管，将聚乳酸纤维束缠绕在不锈钢管上，并以其为接收装置，通过静电纺丝，制备得到所述神经导管。

中国专利CN101543645A(公开日2009.9.30)公开了一种聚己内酯PCL静电纺丝神经导管，内层为高分子可降解纤维制成的网状导管，外层为采用静电纺丝法制备的PCL亚微米级纤维。此两个专利只是单纯用合成生物材料制备神经导管，虽然也有一定的修复效果，但对于神经的功能性修复效果较差，一般只能做到神经纤维细胞的长入。

虽然这些专利都采用了静电纺丝技术制备神经导管，但是仍难成为理想的神经导管。理想的神经导管应该具备以下特点：

(1)必须为神经的修复提供所需的三维空间，即要保证神经导管具有合适的强度、硬度和弹性，使神经具有再生的通道；

(2)可以生物降解：导管在体内移植部位能存在很长的时间，神经再生完成后发生降解，不需二次手术取出；

(3)所用材料必须具备低细胞毒性，轻微的局部组织不良反应等；

(4)具有合适的降解周期：在神经生长时，保持相应的强度、硬度，以免妨碍神经生长；另一方面，又要求在神经再生完成后，尽快降解，以免压迫神经；

(5)在降解同时能够为神经提供营养物质，加速神经修复；

(6)具有理想的双层或多层结构：外层提供必要的强度，同时起到防止***长入而起屏障作用的紧密结构；内层则需拥有大孔结构及高的空隙率，有利于生物活性因子的渗透，为毛细血管和纤维组织长入提供营养；

(7)在可能的情况下，在神经导管内层植入神经周围细胞，比如说，雪旺氏细胞，这样将更有利于神经修复，效果将更好。

在推动神经导管桥接术临床应用的过程中，非常需要研究一种类似神经基质膜功能的神经导管仿生材料，材料本身既具有良好的成型加工性能，同时又能长效地为轴突的再生提供引导与营养作用，以更好地满足神经再生过程的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种生物型神经导管。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

生物型神经导管，包括混合有血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子的再生丝素蛋白纤维构成的具有三维交错网络结构特征的纤维毡内层，所述纤维毡内层外表面依次覆盖有多孔过渡层、抗凝血层和外层，所述纤维毡内层上设有若干贮存生物活性因子溶液的空腔，所述空腔位于纤维毡内层的外表面与多孔过渡层的内表面之间，所述外层为混合有铜离子的再生丝素蛋白纤维构成的具有三维交错网络结构特征的疏水性纤维毡外层。

其中，所述血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子在再生丝素蛋白纤维中均匀分散。

其中，所述多孔过渡层由亲水性聚合物40-60份、疏水性聚合物40-60份、纳米二氧化硅20～30份、香草醛0.1～0.2份，百里酚0.1～0.2份混合后的混合溶液采用静电纺丝法制成的衔接层。

其中，所述的生物活性因子为神经营养因子、神经胶质细胞或药物中一种或几种的混合物。

其中，血管内皮生长因子的质量占再生丝素蛋白纤维总质量的3×10^～5～7×10^～5％。

其中，碱性成纤维细胞生长因子的质量占所述再生丝素蛋白纤维总质量的1.7×10^～3～4.7×10^～3％。

其中，所述疏水性聚合物为疏水性聚氨酯、聚已内酯、聚羟基乙酸、聚羟基烷基酸酯类、聚氨酯类或聚碳酸酯中任意一种或几种的混合物。

其中，所述亲水性聚合物为聚乙二醇、聚羟基丁酸己酸酯、聚磷酸酯、聚乙烯醇、聚氧乙烷、胶原蛋白、明胶、壳聚糖、改性壳聚糖、纤维素、改性纤维素、明胶、纤维蛋白、丝蛋白、弹力蛋白拟态的肽聚合物、海藻酸、硫酸软骨素，肝素，琼脂，葡聚糖或褐藻酸中任意一种或几种的混合物。

其中，所述的再生丝素蛋白纤维的直径范围为300nm～7μm。

其中，所述抗凝血性药物为肝素。

本发明具有以下有益效果：

本发明为神经的恢复提供所需的三维空间，保证了神经导管具有合适的强度、硬度和弹性，使神经具有再生的通道；所使用的材料是目前已经证实对人体无毒无害的安全生物材料，是人工材料，即不会带来免疫排斥、病毒传播、疾病传染的诸多风险，也不会带来其它毒害作用；本发明的神经导管整体材料呈半渗透性，不允许细胞通过，允许营养物质通过，避免了细胞带来的纤维化，营养通过又加速了轴突生长、神经修复；本发明的神经导管具有良好的力学强度，支持缝针，自动安全降解，保证在神经得到了再修复期间，材料保持强度和硬度，这使得神经修复正常进行，避免纤维化，神经压迫等现象；本发明的神经导管具有微型空腔，与传统结构的神经导管产品相比，可通过手术前按需要的方式如注射、浸泡等加载生物活性因子，不仅使产品生产质量易于控制，而且能大大提高生物活性因子的存活率，更高效地促进神经的再生。

附图说明

图1为本发明实施例生物型神经导管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种生物型神经导管，包括混合有血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子的再生丝素蛋白纤维构成的具有三维交错网络结构特征的纤维毡内层1，所述纤维毡内层1外表面依次覆盖有多孔过渡层2、抗凝血层3和外层4，所述纤维毡内层1上设有若干贮存生物活性因子溶液的空腔5，所述空腔5位于纤维毡内层1的外表面与多孔过渡层2的内表面之间，所述外层4为混合有铜离子的再生丝素蛋白纤维构成的具有三维交错网络结构特征的疏水性纤维毡外层。

所述血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子在再生丝素蛋白纤维中均匀分散。

所述多孔过渡层2由亲水性聚合物40-60份、疏水性聚合物40-60份、纳米二氧化硅20～30份、香草醛0.1～0.2份，百里酚0.1～0.2份混合后的混合溶液采用静电纺丝法制成的衔接层。

所述的生物活性因子为神经营养因子、神经胶质细胞或药物中一种或几种的混合物。

血管内皮生长因子的质量占再生丝素蛋白纤维总质量的3×10^～5～7×10^{～ 5}％。

碱性成纤维细胞生长因子的质量占所述再生丝素蛋白纤维总质量的1.7×10^～3～4.7×10^～3％。

所述疏水性聚合物为疏水性聚氨酯、聚已内酯、聚羟基乙酸、聚羟基烷基酸酯类、聚氨酯类或聚碳酸酯中任意一种或几种的混合物。

所述亲水性聚合物为聚乙二醇、聚羟基丁酸己酸酯、聚磷酸酯、聚乙烯醇、聚氧乙烷、胶原蛋白、明胶、壳聚糖、改性壳聚糖、纤维素、改性纤维素、明胶、纤维蛋白、丝蛋白、弹力蛋白拟态的肽聚合物、海藻酸、硫酸软骨素，肝素，琼脂，葡聚糖或褐藻酸中任意一种或几种的混合物。

所述的再生丝素蛋白纤维的直径范围为300nm～7μm。

所述抗凝血性药物为肝素。

本具体实施为神经的恢复提供所需的三维空间，保证了神经导管具有合适的强度、硬度和弹性，使神经具有再生的通道6；所使用的材料是目前已经证实对人体无毒无害的安全生物材料，是人工材料，即不会带来免疫排斥、病毒传播、疾病传染的诸多风险，也不会带来其它毒害作用；本发明的神经导管整体材料呈半渗透性，不允许细胞通过，允许营养物质通过，避免了细胞带来的纤维化，营养通过又加速了轴突生长、神经修复；本发明的神经导管具有良好的力学强度，支持缝针，自动安全降解，保证在神经得到了再修复期间，材料保持强度和硬度，这使得神经修复正常进行，避免纤维化，神经压迫等现象；本发明的神经导管具有微型空腔，与传统结构的神经导管产品相比，可通过手术前按需要的方式如注射、浸泡等加载生物活性因子，不仅使产品生产质量易于控制，而且能大大提高生物活性因子的存活率，更高效地促进神经的再生，具有重要的临床应用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.生物型神经导管，其特征在于，包括混合有血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子的再生丝素蛋白纤维构成的具有三维交错网络结构特征的纤维毡内层(1)，所述纤维毡内层(1)外表面依次覆盖有多孔过渡层(2)、抗凝血层(3)和外层(4)，所述纤维毡内层(1)上设有若干贮存生物活性因子溶液的空腔(5)，所述空腔(5)位于纤维毡内层(1)的外表面与多孔过渡层(2)的内表面之间，所述外层(4)为混合有铜离子的再生丝素蛋白纤维构成的具有三维交错网络结构特征的疏水性纤维毡外层。

2.根据权利要求1所述的生物型神经导管，其特征在于，所述血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子在再生丝素蛋白纤维中均匀分散。

3.根据权利要求1所述的生物型神经导管，其特征在于，所述多孔过渡层(2)由亲水性聚合物40-60份、疏水性聚合物40-60份、纳米二氧化硅20～30份、香草醛0.1～0.2份，百里酚0.1～0.2份混合后的混合溶液采用静电纺丝法制成的衔接层。

4.根据权利要求1所述的生物型神经导管，其特征在于，所述的生物活性因子为神经营养因子、神经胶质细胞或药物中一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的生物型神经导管，其特征在于，血管内皮生长因子的质量占再生丝素蛋白纤维总质量的3×10^～5～7×10^～5％。

6.根据权利要求1所述的生物型神经导管，其特征在于，碱性成纤维细胞生长因子的质量占所述再生丝素蛋白纤维总质量的1.7×10^～3～4.7×10^{～ 3}％。

7.根据权利要求3所述的生物型神经导管，其特征在于，所述疏水性聚合物为疏水性聚氨酯、聚已内酯、聚羟基乙酸、聚羟基烷基酸酯类、聚氨酯类或聚碳酸酯中任意一种或几种的混合物。

8.根据权利要求3所述的生物型神经导管，其特征在于，所述亲水性聚合物为聚乙二醇、聚羟基丁酸己酸酯、聚磷酸酯、聚乙烯醇、聚氧乙烷、胶原蛋白、明胶、壳聚糖、改性壳聚糖、纤维素、改性纤维素、明胶、纤维蛋白、丝蛋白、弹力蛋白拟态的肽聚合物、海藻酸、硫酸软骨素，肝素，琼脂，葡聚糖或褐藻酸中任意一种或几种的混合物。

9.根据权利要求1所述的生物型神经导管，其特征在于，所述的再生丝素蛋白纤维的直径范围为300nm～7μm。

10.根据权利要求1所述的生物型神经导管，其特征在于，所述抗凝血性药物为肝素。