CN101711893B

CN101711893B - 细菌纤维素神经导管的制备方法

Info

Publication number: CN101711893B
Application number: CN 200910200567
Authority: CN
Inventors: 沈新元; 许春元; 郯志清; 杨庆
Original assignee: Jiangsu Shengfeng Dengtai Biotechnology Co Ltd; Donghua University
Current assignee: Jiangsu Shengfeng Dengtai Biotechnology Co Ltd; Donghua University
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-12-23
Also published as: CN101711893A

Abstract

本发明涉及一种细菌纤维素神经导管的制备方法，包括：(1)将聚合度为600-5000的细菌纤维素溶解在无机溶剂体系、有机溶剂体系或离子液体中，加入水溶性添加剂，经过滤、真空脱泡；(2)用纺制中空纤维的喷丝头挤出，采用湿法纺丝或干-湿法纺丝固化成型；然后在热水中除去溶剂和水溶性添加剂，烘干。本发明的制备方法简单，能够批量得到不同内径、壁厚、长度和孔隙率的神经导管，所得的神经导管适合周围神经组织工程种子细胞吸附于其表面爬行生长，对神经再生微环境无副作用，又具有合成聚合物良好的力学性能。

Description

细菌纤维素神经导管的制备方法

技术领域

本发明属神经导管的制备领域，特别是涉及一种细菌纤维素神经导管的制备方法。

背景技术

目前，对神经导管的研究有很多，使用的材料和导管的制作方法也是各种各样。用于构建神经导管的材料可分为两大类：(1)天然生物活性材料。如血管、膜管、变性肌肉等，这些材料虽具与机体极好的相容性，但在缺血后存在管壁塌陷、再生不良、瘢痕组织增生及粘连等问题。(2)高分子材料。其中又可分为不可吸收的高分子材料(如尼龙、硅胶管、聚氨酯等)和可降解吸收的高分子材料[如聚乳酸(PLA)、聚乙交酯(PGA)、聚乙交酯-丙交酯(PLGA)等]。前者由于在体内不被降解和吸收，必须二次手术取出。可降解吸收的高分子材料来源广泛，加工方便，可准确控制规格和降解时间，适于标准化生产，在神经再生完成后神经导管材料在体内降解吸收，不需二次取出，在桥接周围神经短段缺损实验和临床上取得与自体神经移植相似的疗效，因此具有良好的应用前景。天然高分子甲壳素和壳聚糖导管是研究比较多的可吸收性神经导管。但由于甲壳素类神经经导管在体内吸收过快、脆性较高，当管壁较薄时碎裂踏陷；如管壁制作过厚，则会延长吸收时间，对再生神经产生局部压迫作用，因此还需进一步研究。其它报道的生物可降解天然高分子有胶原、纤维蛋白、脱水交联明胶等。用于神经再生导管的胶原主要为I型和III型胶原。胶原呈纤维状结构，易构型，非常有利于细胞的粘附、增殖和分化；其本身也是ECM成份，可携带雪旺细胞；并能作为营养物再利用。但胶原的缺点是存在一定的抗原性，缺乏一定的机械强度，降解速度快。PLA、PGA、PLGA等合成高分子都具有良好的生物相容性，且可被人体所吸收，同时本身还对神经再生有诱导作用，因此已越来越多地被应用于构筑神经再生导管中。这些神经再生导管在体内可降解吸收，并具有半渗透性，避免了支导管对再生神经慢性卡压，不须二次手术取出，同时半渗透性有利于神经再生过程中营养物质的摄取和代谢产物的排出，为再生微环境提供营养，又不会引起机体的炎性反应和免疫反应。但这些材料在降解和吸收速度等方面还存在着种种问题.例如，PGA产生组织炎性反应较重，而PLA的代谢产物乳酸对神经再生微环境有副作用，易使NGF失活，与天然高分子相比有自身的缺点。

细菌纤维素是一种采用发酵法制备的纤维素，具有高结晶度(可达95％)和非常一致的分子取向，并且以单一纤维形式存在，纯度极高；具有高杨氏模量、高抗张强度和极佳的形状状维持能力，抗撕能力比聚乙烯膜膜和聚氯乙烯膜要强5倍；具有良好的生物相容性、生物可降解性、生物适应性，无过敏反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种细菌纤维素神经导管的制备方法，该方法简单，适合于工业化生产；所得的神经导管适合周围神经组织工程种子细胞吸附于其表面爬行生长，对神经再生微环境无副作用，又具有合成聚合物良好的力学性能。

本发明的一种细菌纤维素神经导管的制备方法，包括：

(1)将聚合度为600-5000的细菌纤维素溶解在无机溶剂体系、有机溶剂体系或离子液体中，得到质量分数为1％～20％的细菌纤维素溶液，加入质量百分比为1.0％-10％(对细菌纤维素)水溶性添加剂，经过滤、真空脱泡得纺丝溶液；

(2)将上述纺丝溶液用纺制中空纤维的喷丝头挤出，采用湿法纺丝或干-湿法纺丝固化成型，工艺参数为：空气层高度为0-5cm，凝固浴浓度为0～30％(质量)的无机溶剂、有机溶剂或离子液体水溶液，温度为0～70℃；然后在热水中除去溶剂和水溶性添加剂，在氮气保护下烘干，即得神经导管。

所述步骤(1)中的水溶性添加剂为无机颗粒或聚合物；无机颗粒为钠盐、钾盐、铁盐或镍盐，粒径小于5μm，优选粒径0.5μm的硝酸钾；聚合物为淀粉、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基壳聚糖、明胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺或聚乙烯基吡咯烷酮，优选分子量为10000的聚乙二醇。

所述步骤(1)中的溶剂为无机溶剂体系、有机溶剂体系或离子液体；无机溶剂体系为氢氧化钠与尿素、氢氧化锂与尿素、氢氧化锂与硫脲、氢氧化钠与硫脲或氢氧化钠与肼；有机溶剂体系为N-甲-吗啉-N-氧化物NMMO、氯化锂与二甲乙酰胺、多聚甲醛与二甲亚砜、液氨与硫氰酸铵、四氧化二氮与二甲甲酰胺、四氧化二氮与二甲亚砜、高锰酸钾与二甲乙酰胺、高锰酸钾与二甲亚砜、三氟醋酸、乙吡啶化氯、乙吡啶化氯水溶液中的一种或几种；离子液体溶剂为1-丁基-3-甲基氯化咪唑([C₄MIM]]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]]Ac)、3-甲基-N-丁基氯代吡啶([C₄MPYCl)、苄基二甲基十四烷基氯化铵(BDTAC)、或3-甲基-N-丁基氯代吡啶([C₄MPYCl)和苄基二甲基十四烷基氯化铵(BDTAC)的混合物。

所述步骤(1)中的溶剂为高锰酸钾与二甲乙酰胺溶液和氯化锂与二甲乙酰胺溶液，添加剂为粒径0.5μm的硝酸钾。

所述步骤(1)中的溶剂为N-甲-吗啉-N-氧化物(NMMO)，添加剂为分子量为10000的聚乙二醇。

所述步骤(1)中的溶剂为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]]Ac)，添加剂为K30聚乙烯基吡咯烷酮。

所述步骤(2)中的喷丝头为插入管式喷丝头。

所述步骤(2)中的神经导管外径为0.9mm-1.2mm，内径为0.4mm-0.7mm，微孔孔径为0.8-1.0μm，孔隙率为90％-93％。

有益效果

(1)本发明的制备方法简单，能够批量制备不同内径、壁厚、长度和孔隙率的神经导管；

(2)本发明采用细菌纤维素作为制备神经导管的材料，既具有天然高分子良好的生物相容性和生物可降解性，制得的神经导管适合周围神经组织工程种子细胞吸附于其表面爬行生长，对神经再生微环境无副作用，又具有合成聚合物良好的力学性能，有利于细胞粘附、迁移，并有利于携带神经营养因子和通过材料降解、微孔尺寸和孔隙率来控制神经营养因子的释放。

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)将聚合度为2500的细菌纤维素粉碎烘干后加入高锰酸钾与二甲乙酰胺溶液中活化1h后取出，加入氯化锂与二甲乙酰胺溶液【氯化锂的含量为10％(质量百分比)】溶液中，在50℃溶解制成浓度为3.0％(质量百分比)的溶液，加入8％(对细菌纤维素)粒径为0.5μm的硝酸钾，混合均匀，过滤，真空脱泡14h；

(2)将纺丝溶液用纺制中空纤维的插入管式喷丝头挤出，采用湿法纺丝工艺固化成型，参数为：空气层高度0cm，凝固浴水、温度25℃；然后在热水中除去溶剂和添加剂，在氮气保护下烘干，经灭菌处理，即得细菌纤维素神经导管。导管外径0.9mm，内径0.4mm，微孔孔径0.8μm，孔隙率90％，长度可变。

实施例2

(1)将烘干的聚合度为1500的细菌纤维素粉体和分子量为10000的聚乙二醇((细菌纤维素/聚乙二醇＝88/12)加入50％(质量百分比)的NMMO水溶液进行预混，得到未完全溶解的浆状纤维素混合物悬浮液，然后再在减压条件下蒸馏除去多余的水，使溶剂的含水率降至13％-15％，制成浓度为8％(质量百分比)的纺丝溶液，搅拌均匀后静置12h，过滤，真空脱泡8h；

(2)将纺丝溶液用纺制中空纤维的插入管式喷丝头挤出，采用干湿法纺丝工艺固化成型，参数为：空气层高度3cm，凝固浴水、温度25℃；然后在热水中除去溶剂和添加剂，在氮气保护下烘干，经灭菌处理后，即得细菌纤维素神经导管。导管外径1.2mm，内径0.7mm，微孔孔径1.0μm，孔隙率93％，长度可变。

实施例3

(1)将烘干的聚合度为3500的细菌纤维素粉体和K30聚乙烯基吡咯烷酮(细菌纤维素/聚乙烯基吡咯烷酮＝90/10)加入离子液体[EMIM]]Ac中，先加热至70℃再微波加热4～5s，制成浓度为2.0％(质量百分比)的纺丝溶液，搅拌均匀后静置12h，过滤，真空脱泡10h；

(2)将纺丝溶液用纺制中空纤维的插入管式喷丝头挤出，采用干湿法纺丝工艺固化成型，参数为：采用干湿法纺丝工艺制备聚乙交酯中空纤维，参数为：空气层高度4cm，凝固浴水、温度85℃；然后在热水中除去溶剂和添加剂，在氮气保护下烘干，经灭菌处理，即得细菌纤维素神经导管。导管外径1.0mm，内径0.5mm，微孔孔径0.9μm，孔隙率91％，长度可变。

Claims

1.一种细菌纤维素神经导管的制备方法，包括：

（1）将聚合度为600－5000的细菌纤维素溶解在溶剂体系中，得到质量分数为1%～20%的细菌纤维素溶液，加入质量百分比为1.0％-10％的水溶性添加剂，经过滤、真空脱泡得纺丝溶液；

（2）将上述纺丝溶液用纺制中空纤维的喷丝头挤出，采用湿法纺丝或干-湿法纺丝固化成型，工艺参数为：空气层高度为0-5cm，凝固浴水，温度为0～70℃；然后在热水中除去溶剂和水溶性添加剂，在氮气保护下烘干，即得神经导管；其中喷丝头为插入管式喷丝头；神经导管外径为0.9mm-1.2mm，内径为0.4mm-0.7mm，微孔孔径为0.8-1.0μm，孔隙率为90％-93%；

所述步骤（1）中的水溶性添加剂为无机颗粒，无机颗粒为钠盐、钾盐、铁盐或镍盐，粒径小于5μm；

所述步骤（1）中溶剂体系为氢氧化钠与尿素、氢氧化锂与尿素、氢氧化锂与硫脲、氢氧化钠与硫脲、氢氧化钠与肼中的一种，或为N—甲—吗啉—N—氧化物NMMO、氯化锂与二甲乙酰胺、多聚甲醛与二甲亚砜、液氨与硫氰酸铵、四氧化二氮与二甲甲酰胺、四氧化二氮与二甲亚砜、高锰酸钾与二甲乙酰胺、高锰酸钾与二甲亚砜、三氟醋酸、乙吡啶化氯、乙吡啶化氯水溶液中的一种或几种，或为1－丁基－3－甲基氯化咪唑[C₄MIM]Cl、1－丁基－3－甲基咪唑氯盐[BMIM]Cl、1－烯丙基－3－甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl、1－乙基－3－甲基咪唑醋酸盐[EMIM]Ac、3－甲基－N－丁基氯代吡啶[C₄MPY]Cl、苄基二甲基十四烷基氯化铵BDTAC、3－甲基－N－丁基氯代吡啶[C₄MPY]Cl和苄基二甲基十四烷基氯化铵BDTAC的混合物中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种细菌纤维素神经导管的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的水溶性添加剂为粒径0.5μm的硝酸钾。

3.根据权利要求1所述的一种细菌纤维素神经导管的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的溶剂体系为高锰酸钾与二甲乙酰胺溶液和氯化锂与二甲乙酰胺溶液的混合物，添加剂为粒径0.5μm的硝酸钾。