CN108187137A - 一种可生物降解神经修复支架的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可生物降解神经修复支架的制备方法，包括采用核磁共振成像获取人体神经的图像及数据并建立模型、制备凝胶和放入3D打印机中打印等步骤，其中凝胶包括聚唾液酸、聚己内酯和透明质酸等成份。本发明解决了传统支架不能降解的缺点，制备出降解速率适中，弹性模量高，不易变形，受力时间长，与组织相容性好、对神经修复起到辅助作用的支架，制备方法简单，反应条件温和，易于操作，具有产业化实施的前景。

Description

一种可生物降解神经修复支架的制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，具体的说，涉及一种可生物降解神经修复支架的制备方法。
背景技术
人体神经的支架修复的基本策略是在体外预先构建一个具有生物活性的三维骨架并将其植入组织受损部位，通过模拟细胞外基质环境为组织生长创造条件，修复受损神经功能。传统的支架制备技术多受限于工艺条件，较难按设想目标进行加工塑形，很难达到理想支架的状态，并且材料选择范围较窄。
多聚唾液酸(polysialic acid，PSA)多聚唾液酸是一类线性、均一多聚α-2,8连接唾液酸的独特碳水化合物，它主要通过典型的N-连接糖苷键附着在脊椎动物神经系统神经黏附分子上。多聚唾液酸通过改变神经系统神经黏附分子的黏附性调节神经细胞发育、神经导向以及突触形成，从而在神经发育中起关键作用。
聚唾液酸经水解后可得到唾液酸寡糖和唾液酸单体，可用于进一步制备功能性唾液酸寡糖的原料。聚唾液酸还可用作蛋白药物的缓释材料和神经修复手术中的支架材料。聚唾液酸除了具有良好的生物相容性、可降解性和高度亲水性，还具有抗人体免疫系统识别的功能。随着诱导和支持神经元细胞再生功能的发现，认定聚唾液酸为现代神经修复手术中最理想的支架材料之一。传统的神经修复术支架是人工合成材料，虽然具有较好的生物相容性，但是不能在机体内自行降解，因此需要在创伤愈合后进行二次手术从体内取出，这增加病人痛苦和手术风险。而聚唾液酸作为支架材料的最大优势在于它在体内可以被完全降解和吸收而无需二次手术，此外聚唾液酸还具有诱导和支持神经原细胞再生的功能，可以加速神经创伤的愈合。
透明质酸(HA)是一种存在于高等动物机体内多种组织器官中的天然大分子多聚糖，主要成分是葡糖醛酸和N-乙酰氨基葡糖，具有良好的生物相容性和高粘弹性，以其独特的分子结构和理化性质在机体内显示出多种重要的生理功能，比如具有轻微扩张毛细血管，增加血液循环、改善中间代谢、加速伤口愈合等生理功能。
聚己内酯在体内与生物细胞相容性很好，细胞可在其基架上正常生长，并可降解成CO2和H2O，为可控释药物载体、细胞、组织培养基架，完全可降解塑料手术缝合线，高强度的薄膜丝状成型；可作为医用造型材料、工业、美术造型材料、玩具、有机着色剂、热复写墨水附着剂、热熔胶合剂。
发明内容
本发明的目的是：提供一种可生物降解神经修复支架的制备方法，该支架含多聚唾液酸、透明质酸和聚己内酯(重量比)为3～5:1:0.1的聚合物，重均分子量为10万Da以上。本发明制备方法简单，反应条件温和，易于操作，所得产品降解速率适中，弹性模量高，不易变形，受力时间长，与组织相容性好，并具有辅助神经修复的功能，具有产业化实施的前景。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种可生物降解神经修复支架的制备方法，包括以下步骤：
a.采用核磁共振成像(MRI)获取人体神经的图像及数据；
b.利用核磁共振成像获取的图像及数据建立高仿真的3D神经模型；
c.制备凝胶：
c01.将3～5重量份的聚唾液酸溶于适量水中配成溶液，加入0.04倍(与前溶液体积比)的环氧氯丙烷液和0.005倍(与前溶液重量比)NaOH，搅拌下于28～32℃反应2.5～3.5小时；旋蒸出去环氧氯丙烷，以水/乙醇(V/V＝1/4) 为溶剂采用离心-溶剂沉淀法制得活化的聚唾液酸(采用硫代硫酸钠滴定法测定聚唾液酸的环氧基修饰密度)；
c02.将0.1重量份的聚己内酯和活化的3～5重量份聚唾液酸加至含1.0重量份透明质酸溶液中，搅拌下于28～32℃反应45～55小时，减压浓缩后用分子截留量为10万Da的透析袋透析；
d.将步骤c中产物输送至三维生物打印机中，打印出2D的纤维膜支架或3D 的支架。
优选的，所述步骤c的c02中透明质酸溶液为1.0重量份的透明质酸溶入到100重量份的10％的醋酸溶液中配制而成。
优选的，所述步骤b中所用的软件为输入交互式医学影响处理软件 (MIMICS)。
优选的，所述步骤c的c02中加入0.1～0.5重量份的地塞米松。地塞米松具有抗炎作用和免疫抑制作用:可减轻和防止组织对炎症的反应，从而减轻炎症的表现；防止或抑制细胞介导的免疫反应，延迟性的过敏反应。
优选的，所述步骤c的c02中加入固化剂，按照所述高仿真的3D神经模型打印出支架。
进一步的，所述的固化剂为二苯基乙二酮，加入量与上述各原材料相比为 0.05重量份。
进一步的，所述的3D支架在功率为40W～80W，照射时间为1～4小时的紫外灯照射环境下进行打印。
优选的，所述步骤c中NaOH可由KOH替代，醋酸溶液可由丙酸溶液替代。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中多聚唾液酸通过改变神经系统神经黏附分子的黏附性调节神经细胞发育、神经导向以及突触形成，从而在神经发育中起关键作用；透明质酸具有良好的生物相容性和高粘弹性；聚己内酯在体内与生物细胞相容性很好，细胞可在其基架上正常生长，并可降解成CO2和H2O，为可控释药物载体、细胞、组织培养基架。本发明将三者结合在一起，组织相容性好，并具有辅助神经修复的功能。特别是附加地塞米松后，加强了对炎症和免疫的抑制作用；附加固化剂则对3D支架起到加固作用。
总之，本发明解决了传统支架不能降解的缺点，制备出降解速率适中，弹性模量高，不易变形，受力时间长，与组织相容性好、对神经修复起到辅助作用的支架，制备方法简单，反应条件温和，易于操作，具有产业化实施的前景。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。
实施例一
a.采用核磁共振成像(MRI)获取人体神经的图像及数据；
b.利用MRI获取的图像及数据建立高仿真的3D神经模型；
c.制备凝胶：
c01.将3重量份的聚唾液酸溶于适量水中配成溶液，加入0.04倍(与前溶液体积比)的环氧氯丙烷液和0.005倍(与前溶液重量比)NaOH，搅拌下于30℃反应2.5小时；旋蒸出去环氧氯丙烷，以水/乙醇(V/V＝1/4)为溶剂采用离心- 溶剂沉淀法制得活化的聚唾液酸(采用硫代硫酸钠滴定法测定聚唾液酸的环氧基修饰密度)；
c02.将0.1重量份的聚己内酯和活化的3重量份聚唾液酸加至含1.0重量份透明质酸溶液中，搅拌下于30℃反应45小时，减压浓缩后用分子截留量为 10万Da的透析袋透析；
d.将步骤c中产物输送至三维生物打印机中，打印出2D的纤维膜支架。
实施例二
a.采用核磁共振成像(MRI)获取人体神经的图像及数据；
b.利用MRI获取的图像及数据建立高仿真的3D神经模型；
c.制备凝胶：
c01.将4重量份的聚唾液酸溶于适量水中配成溶液，加入0.04倍(与前溶液体积比)的环氧氯丙烷液和0.005倍(与前溶液重量比)NaOH，搅拌下于30℃反应3.0小时；旋蒸出去环氧氯丙烷，以水/乙醇(V/V＝1/4)为溶剂采用离心- 溶剂沉淀法制得活化的聚唾液酸(采用硫代硫酸钠滴定法测定聚唾液酸的环氧基修饰密度)；
c02.将0.3重量份的地塞米松、0.1重量份的聚己内酯和活化的4重量份聚唾液酸加至含1.0重量份透明质酸溶液中，搅拌下于30℃反应50小时，减压浓缩后用分子截留量为10万Da的透析袋透析；
d.将步骤c中产物输送至三维生物打印机中，打印出2D的纤维膜支架。
实施例三
a.采用核磁共振成像(MRI)获取人体神经的图像及数据；
b.利用MRI获取的图像及数据建立高仿真的3D神经模型；
c.制备凝胶：
c01.将4重量份的聚唾液酸溶于适量水中配成溶液，加入0.04倍(与前溶液体积比)的环氧氯丙烷液和0.005倍(与前溶液重量比)NaOH，搅拌下于30℃反应3.0小时；旋蒸出去环氧氯丙烷，以水/乙醇(V/V＝1/4)为溶剂采用离心- 溶剂沉淀法制得活化的聚唾液酸(采用硫代硫酸钠滴定法测定聚唾液酸的环氧基修饰密度)；
c02.将0.3重量份的地塞米松、0.05重量份的二苯基乙二酮、0.1重量份的聚己内酯和活化的4重量份聚唾液酸加至含1.0重量份透明质酸溶液中，搅拌下于30℃反应50小时，减压浓缩后用分子截留量为10万Da的透析袋透析；
d.将步骤c中产物输送至三维生物打印机中，在紫外灯照射下打印出3D的支架。
实施例四
a.采用核磁共振成像(MRI)获取人体神经的图像及数据；
b.利用MRI获取的图像及数据建立高仿真的3D神经模型；
c.制备凝胶：
c01.将5重量份的聚唾液酸溶于适量水中配成溶液，加入0.04倍(与前溶液体积比)的环氧氯丙烷液和0.005倍(与前溶液重量比)NaOH，搅拌下于30℃反应3.5小时；旋蒸出去环氧氯丙烷，以水/乙醇(V/V＝1/4)为溶剂采用离心- 溶剂沉淀法制得活化的聚唾液酸(采用硫代硫酸钠滴定法测定聚唾液酸的环氧基修饰密度)；
c02.将0.3重量份的地塞米松、0.05重量份的二苯基乙二酮、0.1重量份的聚己内酯和活化的5重量份聚唾液酸加至含1.0重量份透明质酸溶液中，搅拌下于30℃反应55小时，减压浓缩后用分子截留量为10万Da的透析袋透析；
d.将步骤c中产物输送至三维生物打印机中，在紫外灯照射下打印出3D的支架。
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。

Claims (7)

1.一种可生物降解神经修复支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.采用核磁共振成像获取人体神经的图像及数据；
b.利用核磁共振成像获取的图像及数据建立高仿真的3D神经模型；
c.制备凝胶：
c01.将3～5重量份的聚唾液酸溶于适量水中配成溶液，加入0.04倍的环氧氯丙烷液和0.005倍NaOH，搅拌下于28～32℃反应2.5～3.5小时；旋蒸出去环氧氯丙烷，以水/乙醇为溶剂采用离心-溶剂沉淀法制得活化的聚唾液酸；
c02.将0.1重量份的聚己内酯和活化的3～5重量份聚唾液酸加至含1.0重量份透明质酸溶液中，搅拌下于28～32℃反应45～55小时，减压浓缩后用分子截留量为10万Da的透析袋透析；
d.将步骤c中产物输送至三维生物打印机中，打印出2D的纤维膜支架或3D的支架。
2.如权利要求1所述的可生物降解神经修复支架的制备方法，其特征在于：所述步骤b中所用的软件为输入交互式医学影响处理软件。
3.如权利要求1所述的可生物降解神经修复支架的制备方法，其特征在于：所述步骤c的c02中透明质酸溶液为1.0重量份的透明质酸溶入到100重量份的10％的醋酸溶液中配制而成。
4.如权利要求1所述的可生物降解神经修复支架的制备方法，其特征在于：所述步骤c的c02中加入0.1～0.5重量份的地塞米松。
5.如权利要求1所述的可生物降解神经修复支架的制备方法，其特征在于：所述步骤c的c02中加入固化剂。
6.如权利要求5所述的可生物降解神经修复支架的制备方法，其特征在于：所述固化剂为二苯基乙二酮，加入量与上述各原材料相比为0.05重量份。
7.如权利要求6所述的可生物降解神经修复支架的制备方法，其特征在于：所述3D支架在功率为40W～80W，照射时间为1～4小时的紫外灯照射环境下进行打印。
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