CN102526811B

CN102526811B - 一种可降解的羧甲基壳聚糖复合神经导管的制备方法及应用

Info

Publication number: CN102526811B
Application number: CN 201010594628
Authority: CN
Inventors: 蒋丽霞; 魏长征; 奚宏伟; 王文斌
Original assignee: QISHENG BIOPREPARATIONS CO Ltd SHANGHAI
Current assignee: QISHENG BIOPREPARATIONS CO Ltd SHANGHAI
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN102526811A

Abstract

本发明涉及一种拉伸强度大、可以缝合固定的羧甲基壳聚糖复合神经导管的制备方法和它们的应用。通过将交联羧甲基壳聚糖溶液和聚乙烯醇溶液以不同的体积配比共混，然后将该交联液注入模具，经反复冻融后，风干固化，用注射用水洗涤，除去溶剂后，风干。通过周围神经缺损动物模型的电生理和组织学观察结果发现本发明所制得的神经导管可以进行神经缺损断端的桥接，拉伸强度大，体内维持时间长，并可以促进神经的再生，神经轴突可沿导管生长。本发明的特点是工艺简单，价格低廉可替代传统的神经缝接方法，在周围神经缺损的临床治疗中有较好的应用前景。

Description

一种可降解的羧甲基壳聚糖复合神经导管的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及医用生物材料技术领域，是一种涉及一种新型材料组成的神经导管的制备方法，在进行周围神经缺损的治疗时可作为神经桥接管使用，并可以生物降解。

背景技术

周围神经缺损修复一直是困扰临床的一个难题。传统的修复方法如外膜缝合其疗效优良率仅为50％，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。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。用于桥接周围神经缺损的材料主要非神经组织、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、形成疤痕组织、增生及粘连等；非生物降解材料主要有硅胶管、碳纤维管、聚酯纤维管等，此类导管本身具有一定的毒性，管壁压缩神经，需二次手术取出导管等弊端；可生物降解导管如聚乳酸管等，其酸性降解产物不利于神经再生。

因此理想的导管材料应该具备以下特点：首先可以生物降解，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，其次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。

现有公开的神经导管发明专利，大多以酸溶的壳聚糖为主要组分，通过交联、多层组装或静电纺丝来制作神经导管，具有操作不便、修复疗效不明显等不足。

本发明采用的羧甲基壳聚糖具有良好的水溶性，经研究表明能有效地抑制成纤维细胞的生长而促进雪旺氏细胞的增殖同时抑制因组织创伤引起的组织粘连，具有促进神经修复的生物学功能；同时羧甲基壳聚糖经过近20年的临床使用，证明安全有效。但由于水溶性羧甲基壳聚糖的成型性较差，遇水后能快速溶解，这些特性成为羧甲基壳聚糖作为外周神经修复导管支架材料的一大障碍。医用聚乙烯醇也是经过临床使用证明具有良好的生物相容性和良好的止血功能，它可以起到赋形剂的作用。通过选用低毒性双官能团交联剂-1，4-双缩水甘油醚(BDDE)对羧甲基壳聚糖进行了化学交联，使其变成不溶于水的交联羧甲基壳聚糖，仍保持原有的生物学特性，再与聚乙烯醇进行合适的物理共混得到了物理性质良好的外周神经导管。

发明内容

本发明提供一种拉伸强度大，可进行断端神经的桥接，在体内可维持较长时间的可吸收神经导管的制备方法以及它们的应用。

本发明采用交联羧甲基壳聚糖为基质与聚乙烯醇共混，再经冻融固化而制成可降解的神经导管，其具体制备工艺如下：

一、制备导管原始溶液的配制：

1)将羧甲基壳聚糖溶于注射用水中，充分搅拌，用氢氧化钠溶液调节pH为8～11，静置除去气泡，使最终羧甲基壳聚糖溶液浓度为1.5-2.5％(m/V)；

2)将聚乙烯醇溶于热的注射用水中，充分搅拌，静置除去气泡，最终聚乙烯醇溶液浓度为10-20％(m/V)；

3)将羧甲基壳聚糖溶液与交联剂1，4-双缩水甘油醚按比例混合均匀后，静置除去气泡，放入烘箱中，进行交联反应。

4)将聚乙烯醇溶液按比例加到交联好的羧甲基壳聚糖溶液中，充分搅拌，静置除去气泡。

二、导管制备：

1)将溶液注入模具中，离心除去气泡；

2)将模具放入冰箱冷冻，待完全冻结后，取出，室温使其溶解，再次放入冰箱冷冻，反复冻融2～10次；

3)将冻融好的导管从模具中取出，室温风干；

4)将完全风干的导管浸泡在PBS缓冲液中，除去溶剂后，室温风干。

在制备羧甲基壳聚糖复合神经导管的过程中，我们选用了不同配比的羧甲基壳聚糖和聚乙烯醇作为主体，相关文献证明羧甲基壳聚糖与雪旺氏细胞有着良好的组织相容性，此外羧甲基壳聚糖有抑制成纤维细胞的生长并可以减少神经断端间疤痕的形成利于神经轴索的生长，聚乙烯醇可以提高神经导管的强度。通过调节聚乙烯醇和羧甲基壳聚糖的体积含量将二者的优势结合起来。本发明为可降解神经导管可作为神经再生室，用于桥接周围神经缺损，且在体内可降解吸收。

本发明的优点：

1.本发明制备工艺简单。

2.本发明成本较低。

3.本发明制得的神经导管可代替传统的神经缝接方法，并可用于小距离神经缺损的套接。

具体实施方式

现结合实施例，对本发明作了详细描述：

实施例一

1、制备导管原始溶液的配制：

1)将医用羧甲基壳聚糖干粉溶于注射用水中，充分搅拌，用适当浓度的氢氧化钠溶液调节pH为9，静置除去气泡，使最终羧甲基壳聚糖溶液浓度为2.5％(m/V)；

2)将医用聚乙烯醇溶于热的注射用水中，充分搅拌，静置除去气泡，最终聚乙烯醇溶液浓度为10％(m/V)；

3)将羧甲基壳聚糖溶液与交联剂1，4-双缩水甘油醚按100/4(m/m)的比例混合均匀后，静置除去气泡，放入烘箱中，进行交联反应20小时。

4)将聚乙烯醇溶液按比例加到交联好的羧甲基壳聚糖溶液中(聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖＝2/1，m/m)，充分搅拌，静置除去气泡。

2、导管制备：

1)将溶液注入模具中，离心除去气泡；

2)将模具放入冰箱冷冻，待完全冻结后，取出，室温使其溶解，再次放入冰箱冷冻，反复冻融8次；

3)将冻融好的导管从模具中取出，室温风干；

4)将完全风干的导管浸泡在注射用水中，除去溶剂后，室温风干。

5)将风干的神经导管用双层无菌包装后，进行⁶⁰Co辐照灭菌。

实施例二

1、制备导管原始溶液的配制：

1)将医用羧甲基壳聚糖干粉溶于注射用水中，充分搅拌，用适当浓度的氢氧化钠溶液调节pH为10，静置除去气泡，使最终羧甲基壳聚糖溶液浓度为2.0％(m/V)；

3)将羧甲基壳聚糖溶液、聚乙烯醇与1，4-交联剂双缩水甘油醚按100/4(m/m)的比例混合均匀后，静置除去气泡，放入烘箱中，进行交联反应18小时。

4)将聚乙烯醇溶液按比例加到交联好的羧甲基壳聚糖溶液中(聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖＝1/1，m/m)，，充分搅拌，静置除去气泡。

2、导管制备：

方法同实施例一。

实施例三

1、制备导管原始溶液的配制：

3)将羧甲基壳聚糖溶液与交联剂1，4-双缩水甘油醚按100/2(m/m)的比例混合均匀后，静置除去气泡，放入烘箱中，进行交联反应18小时。

2、导管制备：

方法同实施例一。

实施例四

1、制备导管原始溶液的配制：

1)将医用羧甲基壳聚糖干粉溶于注射用水中，充分搅拌，用适当浓度的氢氧化钠溶液调节pH为9，静置除去气泡，使最终羧甲基壳聚糖溶液浓度为1.5％(m/V)；

3)将羧甲基壳聚糖溶液与交联剂1，4-双缩水甘油醚按100/4(m/m)的比例混合均匀后，静置除去气泡，放入烘箱中，进行交联反应18小时。

2、导管制备：

方法同实施例一。

实施例五

1、制备导管原始溶液的配制：

3)将羧甲基壳聚糖溶液与交联剂1，4-双缩水甘油醚按10/1(m/m)的比例混合均匀后，静置除去气泡，放入烘箱中，进行交联反应18小时。

2、导管制备：

方法同实施例一。

实施例六

1、制备导管原始溶液的配制：

1)将医用羧甲基壳聚糖干粉溶于注射用水中，充分搅拌，用适当浓度的氢氧化钠溶液调节pH为10，静置除去气泡，使最终羧甲基壳聚糖溶液浓度为1.5％(m/V)；

2)将医用聚乙烯醇溶于热的注射用水中，充分搅拌，静置除去气泡，最终聚乙烯醇溶液浓度为15％(m/V)；

4)将聚乙烯醇溶液按比例加到交联好的羧甲基壳聚糖溶液中(聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖＝1/1，m/m)，充分搅拌，静置除去气泡。

2、导管制备：

方法同实施例一。

实施例七

1、制备导管原始溶液的配制：

4)将聚乙烯醇溶液按比例加到交联好的羧甲基壳聚糖溶液中(聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖＝3/2，m/m)，充分搅拌，静置除去气泡。

2、导管制备：

方法同实施例一。

实施例八

1、制备导管原始溶液的配制：

2、导管制备：

方法同实施例一。

实施例九

羧甲基壳聚糖复合神经导管的力学强度检测

1.从实施例一制得的神经导管样品上截取一小段测试样，其长度不小于自然状态下样品的内径。将样品的两端固定在万能拉力机上，小心确保实验样品没有被拉伸、扭曲或被夹具损坏，以50mm/min稳定的速度拉伸，直到断裂。测量断裂或屈服时的负载力。(拉伸曲线见说明书附图1)

2.将试样平放在万能拉力机的下压缩板中央，调整上压缩板。当上压缩板接触软管时，开始记录数据，拉力机以5mm/min的速度压缩软管，当位移为样品直径的50％时停机，然后反向运转至负荷为零时停机。记录整个过程中负荷变化。(压缩曲线见说明书附图2)

实施例十

羧甲基壳聚糖复合神经导管桥接周围神经缺损的电生理研究

选用20只雄性SD大鼠(180～220g)，采用1％戊巴比妥钠(40mg/kg)腹腔注射麻醉。大鼠左股后外侧行纵形切口，自肌间隙进入显露坐骨神经约2.5cm。于坐骨神经中段切取12mm，任其回缩到15mm，采用实施例一中制得的神经导管，长17mm，内径1.5mm，羧甲基壳聚糖复合神经导管桥接神经缺损，二端分别套入1mm，10-0尼龙线3针固定(示意图见说明书附图3)。手术均在显微镜下完成，术后常规饲养。分别于术后4、8、12、16周取材检测(大体观察图及肌电图见说明书附图4、5)。

实验发现，在术后8周，缺损部位已经有新生神经，将远、近端相连。术后，16周，有较明显的电生理反应。证明羧甲基壳聚糖复合神经导管，有较好的修复神经的作用。

附图说明;

图1是羧甲基壳聚糖复合神经导管拉伸曲线

图2是羧甲基壳聚糖复合神经导管压缩曲线

图3是羧甲基壳聚糖复合神经导管套接两神经断端示意图

图4是术后8周大体观察图

图5是术后16周肌电图

Claims

1.一种可降解的羧甲基壳聚糖复合神经导管，其特征为以羧甲基壳聚糖为基质通过1，4一双缩水甘油醚(BDDE)交联，再与聚乙烯醇共混，经冻融固化而成，可替代传统的神经缝接方法，在进行周围神经损伤的治疗时用于神经缺损的套接。

2.如权利要求1所述，羧甲基壳聚糖为水溶性几丁质衍生物，分子量为100-200万道尔顿，脱乙酰度为5％-20％。

3.如权利要求1所述的羧甲基壳聚糖复合神经导管的组成成分为羧甲基壳聚糖和聚乙烯醇，其比例为4/1-1/4(质量比)。

4.如权利要求1所述，羧甲基壳聚糖和BDDE的交联比例为100/1-10/1(质量比)。

5.如权利要求1所述的羧甲基壳聚糖复合神经导管是可生物降解的。

6.如权利要求1所述的羧甲基壳聚糖复合神经导管在临床手术中用于套接两神经断端，导管中神经断端间距可为1～10mm不等。

7.如权利要求1所述的羧甲基壳聚糖复合神经导管的制备方法如下

一、制备导管原始溶液的配制：

1)将羧甲基壳聚糖溶于注射用水中，充分搅拌，用氢氧化钠溶液调节pH为8～11，静置除去气泡，使最终羧甲基壳聚糖溶液浓度为1.5-2.5％(质量体积比)；

2)将聚乙烯醇溶于热的注射用水中，充分搅拌，静置除去气泡，最终聚乙烯醇溶液浓度为10-20％(质量体积比)；

3)将羧甲基壳聚糖溶液与交联剂双缩水甘油醚按比例混合均匀后，静置除去气泡，放入烘箱中，进行交联反应6～24小时。

二、导管制备：

1)将溶液注入模具中，离心去除气泡；

2)将模具放入冰箱冷冻，待完全冻结后，取出，室温使其溶解，再次放入冰箱冷冻，反复冻融5～10次；

3)将冻融好的导管从模具中取出，室温风干；