CN101543645B - 聚己内酯pcl静电纺丝神经导管及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚己内酯PCL静电纺丝神经导管及其制备和应用，包括：内层和外层，内层是采用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喷射的PCL亚微米级纤维制成的高比表面积、高孔隙率、三维网络状结构；制备，(1)将高分子可降解纤维编织，套入静电纺丝装置；(2)将PCL溶解于三氯甲烷/甲醇溶液中，搅拌；(3)进行PCL/三氯甲烷/甲醇溶液的静电纺丝；(4)静电纺结束后，取下神经导管，包装消毒。本发明的神经导管管壁在导向、输送养分作用的同时还是再造神经的组织工程支架；该制备方法操作简单，成本低，对环境友好，经济效益高，用于周围神经系统的修复。

Description

聚己内酯PCL静电纺丝神经导管及其制备和应用

技术领域

本发明属神经导管及其制备和应用领域，特别是涉及聚己内酯PCL静电纺丝神经导管及其制备和应用。

背景技术

对受损神经试图进行修复的首例外科手术可以向前追述到13世纪【Li，Multi-layered，semi-permeable conduit for nerve regeneration，U.S.Pat.No.4963146】，而直到现在，对受损神经进行修复也还是医学界的一个难题并且一直是科学家们试图征服的一座山峰。

当一根神经被撕裂而受到严重损伤时，只要神经没有缺损，就可以通过显微外科手术进行神经的缝合。但如果神经在受伤过程中有部分缺损，在受损神经的两端便会有一段距离。如果缺损距离不是很长如在1.5cm之内【Dellon et al.，Bioabsorbable surgical device fortreating nerve defects，U.S.Pat.No.4870966】，也可以通过拉伸神经两端而将其缝合在一起。此外，采用本体或他体神经移植可以解决神经缺损的问题，但此法必然伴随移植神经提供区的神经功能损伤，所谓“拆东墙补西墙”。上述三种治疗方案并未使问题获得根本解决，首先缝合过程会耗费很长时间，其次缝合线的使用会对神经的刺激性功能造成损伤，神经恢复的效果仍然不理想。因此，寻找新的神经修补方法是神经外科治疗中亟待解决的难题。

神经导管的使用为神经的修复提供了一种新颖思路。其优点为：首先，神经虽有再生功能，但任其自由生长很难完全避免神经端头的卷曲、转向等现象，而神经导管为断裂神经的生长对接提供了导向性通道；其次，神经导管为神经的修复提供了一个微环境，使得神经可以顺利再生伸展并与对面神经轴突相连接，达到修复受损神经的目的。多年来，各国研究人员研究发明了多种神经导管，简单介绍如下：

Dellon等人【Dellon et al.，Bioabsorbable surgical device for treating nerve defects，U.S.Pat.No.4870966】发明了一种用针织或编织方法制备的柔软、多孔的可降解网状神经导管。导管设计成卷曲状，以免在需要弯曲时损伤内部的再生系统。导管内部很光滑，尽量使神经轴突处于最佳生长环境中。Li【Li，Multi-layered，semi-permeable conduit for nerveregeneration，U.S.Pat.No.4,963,146；Li，Multi-layered，semi-permeable conduit for nerveregeneration comprised of type 1 collagen，its method of manufacture and a method of nerveregeneration using said conduit，U.S.Pat.No.5,026,381】发明的神经导管管壁是由多层半渗透I型胶原组成的，管壁中孔洞尺寸在0.006～5微米之间，据称这些孔洞可选择性地允许神经元因子通过而阻止纤维性细胞穿越。Nichols【Nichols，Nerve regeneration conduit，U.S.Pat.No.5019087】也发明了类似的神经导管，管壁由I型胶原和层粘连蛋白组成，据称蛋白的加入能加速神经的生长。

国内研究人员在神经导管研制方面也做了大量工作：朱康杰等人【朱康杰等，聚碳酸酯类神经导管的制备方法：99124557.1[P].1999-12-09】公开了一种采用干-湿相转移凝固法制备聚碳酸酯类神经导管的方法，制备步骤为：碳酸二乙酯和二酯经催化脱醇制成环状碳酸酯单体，将其和乙交酯或丙交酯进行共聚。制得的聚合物用良溶剂溶解并加入添加剂，配制浓溶液，挤出成型制备成中空导管。张菁等人【张菁等，等离子体表面修饰固定化神经再生促进剂的神经导管或膜及其制备方法：03115939.7[P].2003-03-21】发明了一种等离子体表面修饰固定化神经再生促进剂的神经导管或膜，其特点主要在导管或膜表面有一层通过等离子体表面聚合修饰形成的含有作为后一步固定化反应的活性基团的聚合物涂层，再通过共价键将神经再生促进剂化学键合固定在导管或膜的表面，在导管内中间还插入有与管轴平行的纤维、无纺布或海绵状材料等物。据称神经再生促进剂可集中在导管内部、管壁表面发挥作用，诱导神经细胞贴壁生长，不会随体液的流出流入而扩散到机体的其他部位。侯春林人【侯春林等，一种壳聚糖复合神经导管的制备方法：200710045601.4[P].2007-09-05】的发明步骤是：通过胶原蛋白和壳聚糖的酸性溶液以适当体积配比混合成复合液，然后将复合液在模具上进行层层固化制得。据称本发明的神经导管拉伸强度大，体内维持时间长。崔树森【崔树森，自体功能性放大的人工神经导管：200710056384.9[P].2007-12-06】公开了一种适用于长段、粗大和多处周围神经缺损手术修复要求的人工神经导管，包括有采用生物可降解材料制成的外套管与内套管，在内套管里放置有数组内套管支架，每组内套管支架是由两个内套管支架组成的盛物腔。外套管与内套管的外观形状是横截面为椭圆环形的薄壁管体，内套管里数组内套管支架用三根人工基质桥固定连接。阎玉华等人【阎玉华等，复合型聚乳酸缓释人工神经导管材料及制备方法：200410012846.3[P].2004-03-16】公开了一种复合型缓释人工神经导管材料和制备方法。该导管材料为生物可吸收的聚乳酸与纳米羟基磷灰石粉和诱导神经生长的神经生长因子(NGF)的复合材料。其制备方法是先将聚乳酸在有机溶剂中溶解，加入纳米羟基磷灰石粉及NGF冻干粉，超声波分散，然后用溶剂挥发法制成内径为2.0～3.0mm、壁厚为0.1～0.3mm、长10～15mm的具有微孔的复合导管。赵林森等人【赵林森等，可吸收神经导管及其制造方法：200410067183.5[P].2004-10-15】公开了一种可吸收神经导管，由80-120重量份壳聚糖和10-30份乳酸组成。制备步骤如下：(1)提供壳聚糖在乳酸中的溶液，该溶液含有80-120重量份壳聚糖和10-30份乳酸；(2)将所述溶液均匀涂覆在一模具棒上，并加热使之干燥；(3)将得到的产物在0.2-2N的NaOH溶液中浸泡至脱模。金岩等【金岩等，用于修复周围神经缺损的组织工程化周围神经及制备方法：03134541.7[P].2003-09-02】发明的神经导管由神经胶质细胞或干细胞构建而成，制备方法包括神经导管的制备、神经营养因子控制释放微球的制备、组织工程化周围神经的构建。据称采用神经胶质细胞和神经营养因子可以保护神经原，促进神经轴突再生并对轴突再生的方向性起重要的引导作用。

随着社会的发展和进步，人类对健康的要求会越来越高。近年来，组织工程的概念得到了越来越多学者的认可，组织工程支架包括神经导管的研究开发也得到了快速发展。将来会有更优质、更理想的神经系统修复手段服务于全人类。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供聚己内酯PCL静电纺丝神经导管及其制备和应用，该神经导管管壁在导向、输送养分作用的同时还是再造神经的组织工程支架；该制备方法操作简单，成本低，对环境友好，经济效益高。

本发明的聚己内酯PCL静电纺丝神经导管，包括：内层和外层，内层是采用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喷射的PCL亚微米级纤维制成的高比表面积、高孔隙率、三维网络状结构。

所述的神经导管长度为10～100mm，内径为0.5～5mm，壁厚为0.02～1.5mm。

所述的神经导管内层采用的高分子可降解纤维可以是单丝，也可以是复丝。其材料可以由生物可降解高分子材料聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙交酯丙交酯(PGLA)、聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对二氧环己酮(PDS)中的一种或几种复合制备而成。

所述的神经导管外层管壁为采用静电纺丝法喷射的PCL亚微米级纤维制成的高比表面积、高孔隙率、三维网络状结构。

本发明的聚己内酯PCL静电纺丝神经导管的制备，包括：

(1)将高分子可降解纤维编织成内径0.5～5mm的网状圆管，定长定型后套入静电纺丝装置的旋转接收圆管上；

(2)将PCL溶解于三氯甲烷/甲醇溶液(三氯甲烷∶甲醇体积比＝5∶1～2∶1)中，搅拌，PCL质量百分比为4～20％的PCL/三氯甲烷/甲醇溶液；

(3)进行PCL/三氯甲烷/甲醇溶液的静电纺丝，流量为0.3～5mL/h，施加电压值为10～50kv，接收距离为10～30cm；

(4)静电纺结束后，取下神经导管，包装消毒后便可用于周围神经系统的修复。

所述步骤(1)中的静电纺丝接收装置为一旋转圆管，旋转速度为10～90rpm。

通过调整内层高分子可降解纤维的纤度、网状导管的编织密度可控制神经导管的强度与柔软性；通过调节外层静电纺丝工艺参数可以控制神经导管的壁厚、密度、空隙率、孔洞尺寸等结构参数。

本发明的聚己内酯(PCL)静电纺丝神经导管应用于周围神经系统的修复。

有益效果

(1)本发明的神经导管管壁是采用静电纺丝法制备而成的一种高比表面积、高孔隙率、三维网络状结构，在起到导向、输送养分作用的同时还是再造神经的组织工程支架；

(2)本发明的神经导管可在严重受损断裂并很难通过外科手术进行缝合的神经两端架起一座桥梁，起到促进受损神经再生修复的作用；

(3)本发明的制备方法操作简单，成本低，对环境友好，经济效益高。

附图说明

图1：采用高分子可降解纤维制成的内层网状导管；

图2：神经导管外观。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)将聚己内酯单丝(直径0.1mm)编织成内径2mm的网状圆管，定长定型后套入静电纺丝装置的旋转接收圆管上，旋转速度为50rpm；

(2)将PCL溶解于三氯甲烷/甲醇溶液(三氯甲烷∶甲醇体积比＝4∶1)中，搅拌成PCL质量百分比为10％的PCL/三氯甲烷/甲醇溶液。

(3)进行PCL/三氯甲烷/甲醇溶液的静电纺丝，流量为1.5mL/h，施加电压值为10kv，接收距离为10cm；

(4)静电纺结束后，取下神经导管，包装消毒后便可用于周围神经系统的修复。

实施例2

(1)将聚乙醇酸(PGA)70dtex/24f纤维编织成内径3mm的网状圆管，定长定型后套入静电纺丝装置的旋转接收圆管上，旋转速度为40rpm；

(2)将PCL溶解于三氯甲烷/甲醇溶液(三氯甲烷∶甲醇体积比＝3∶1)中，搅拌成质量百分比为6％的PCL/三氯甲烷/甲醇溶液。

(3)进行PCL/三氯甲烷/甲醇溶液的静电纺丝，流量为1mL/h，施加电压值为30kv，接收距离为18cm；

(4)静电纺结束后，取下神经导管，包装消毒后便可用于周围神经系统的修复。

实施例3

(1)将聚乙交酯丙交酯(PGLA)单丝编织成内径2.5mm的网状圆管，定长定型后套入静电纺丝装置的旋转接收圆管上，旋转速度为35rpm；

(2)将PCL溶解于三氯甲烷/甲醇溶液(三氯甲烷∶甲醇体积比＝3.5∶1)中，搅拌成质量百分比为7％的PCL/三氯甲烷/甲醇溶液。

(3)进行PCL/三氯甲烷/甲醇溶液的静电纺丝，流量为0.8mL/h，施加电压值为15kv，接收距离为13cm；

(4)静电纺结束后，取下神经导管，包装消毒后便可用于周围神经系统的修复。

实施例4

(1)将聚丁二酸丁二醇酯(PBS)纤维编织成内径3mm的网状圆管，定长定型后套入静电纺丝装置的旋转接收圆管上，旋转速度为40rpm；

(2)将PCL溶解于三氯甲烷/甲醇溶液(三氯甲烷∶甲醇体积比＝5∶1)中，搅拌成PCL/三氯甲烷/甲醇溶液；

(3)进行PCL/三氯甲烷/甲醇溶液的静电纺丝，流量为1mL/h，施加电压值为30kv，接收距离为18cm；

(4)静电纺结束后，取下神经导管，包装消毒后便可用于周围神经系统的修复。

Claims (6)

1.聚己内酯PCL静电纺丝神经导管，包括：内层和外层，内层是采用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喷射的PCL亚微米级纤维制成的高比表面积、高孔隙率、三维网络状结构。

2.根据权利要求1所述的聚己内酯PCL静电纺丝神经导管，其特征在于：所述的神经导管长度为10～100mm，内径为0.5～5mm，壁厚为0.02～1.5mm。

3.根据权利要求1所述的聚己内酯PCL静电纺丝神经导管，其特征在于：所述的神经导管内层采用的高分子可降解纤维是单丝或复丝。

4.根据权利要求1所述的聚己内酯PCL静电纺丝神经导管，其特征在于：所述的神经导管外层管壁为采用静电纺丝法喷射的PCL亚微米级纤维制成的高比表面积、高孔隙率、三维网络状结构。

5.聚己内酯PCL静电纺丝神经导管的制备，包括：

(1)将高分子可降解纤维编织成内径0．5～5mm的网状圆管，定长定型后套入静电纺丝装置的旋转接收圆管上；

(2)将PCL溶解于体积比=5：1～2：1三氯甲烷/甲醇溶液中，搅拌，PCL质量百分比为4～20%的PCL/三氯甲烷/甲醇溶液；

(3)进行PCL/三氯甲烷/甲醇溶液的静电纺丝，流量为0.3～5mL/h，施加电压值为l0～50kv，接收距离为10～30cm；

(4)静电纺结束后，取下神经导管，包装消毒。

6.根据权利要求5所述的聚己内酯PCL静电纺丝神经导管的制备，其特征在于：所述步骤(1)中的旋转圆管的旋转速度为10～90rpm。

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