CN108379667A - 一种新型生物降解神经导管及其制备技术 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种神经导管支架的制备方法，包括：将材料在极性溶剂中溶解，得到溶解液；所述材料选自聚乳酸‑聚羟基乙酸共聚物、聚碳酸亚乙酯、聚乳酸和聚乙醇酸中的一种或几种；将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具；将所述带有溶解液的模具置于水中，得到管状支架。本发明采用生物可降解的聚乳酸‑羟基乙酸共聚物PLGA和聚碳酸亚丙酯PPC等材料，通过简单易操作的溶液置换法制备出的神经导管，具有良好的支撑强度和拉伸强度，为神经再生提供可行的微环境；孔隙连通性好，利于营养物质和代谢废物的交换运输；生物相容性良好，有利于神经细胞和神经胶质细胞粘附生长，促进神经再生；且完全可降解，对于机体不产生副作用。

Description

一种新型生物降解神经导管及其制备技术
技术领域
本发明涉及神经外科技术领域，尤其是涉及一种神经导管支架的制备方法。
背景技术
全世界每年约超过1百万人会遭遇周围神经损害，多由横断伤、烧伤或者变性疾病等所致。外周神经系统(PNS)本身就具有修复和再生的能力。其再生能力与患者年龄、损伤机制、特别是损伤部位与神经细胞体的距离有关。末端神经损伤导致指尖感觉丧失但是能够很好地修复，然而近端臂丛神经撕脱则会严重影响手的感觉功能，运动功能，并时常伴有疼痛和畏寒。这些损伤严重影响了患者的正常生活和工作。小段神经缺损可通过内在的神经再生能力自动修复，而长段周围神经缺损的修复和功能重建仍然是手外科、显微外科临床的难题之一，严重影响患者的生活质量。
周围神经的损伤可分为断端间无缺损损伤和断端间有缺损2类。对于断端间无缺损损伤，目前主要采用外膜吻合、束膜吻合等手术方法直接进行吻合修复。最近新兴起的一种治疗手段是利用显微外科手术进行无张力神经外膜缝合。而对于断端间有缺损的损伤，由于断端神经胶质和神经外围结缔组织的增生均会阻碍再生神经纤维的向前生长，使再生组织达不到原位而失去功能。因此为了阻止过多的侵入，必须移植他物填充或进行桥接诱导修复。自体移植仍然是金标准，但这种方法需要健康的神经，要额外的手术，受到供体的限制，还受可修复长度、疤痕等问题的限制。19世纪末，Gluck首先报告了采用脱钙骨制成骨性管桥接神经损伤部位进行修复以来，神经导管桥接修复周围神经损伤已被许多国内外学者认为是一个切实可行的方法。
目前可用于制备神经导管的材料主要有非神经组织，非生物降解材料，以及可生物降解材料。对于非神经组织，已有很多研究工作，主要有静脉管、动脉管、羊膜管、骨骼管、肌膜管、小肠等，这些组织都含有基底膜，与雪旺细胞基底膜相似，为雪旺细胞迁入提供有利环境，而雪旺细胞的迁入是轴突长入移植体的先决条件，但其可能导致早期纤维化、组织间免疫排斥反应及瘢痕形成等不良反应，使这些非神经组织的临床应用受到限制。最先应用的非生物降解材料是不可降解人造神经导管如硅胶管，但因其不可降解，同时不能与外界进行物质交换，神经在管内生长容易出现神经纤维化、慢性神经压迫等并发症，所以需要二次手术取出导管，且动物实验表明这类材料只能修复相当小的神经缺损(<10mm)，可达到部份形态学的连接，但很难恢复运动感觉功能。用生物可降解材料制成的导管可在体内降解，无需二次手术取出，同时能避免使用非生物降解导管时可能出现的神经压迫等问题，因而受到越来越多的关注。文献报道用于制备组织工程神经支架的聚合物材料主要有胶原、壳聚糖、、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚已内酯、聚乳酸-己内酯共聚物[p(DLLA-epsilon-CL)]等，这些材料来源广泛，成型工艺方便，具有良好的生物相容性，在神经损伤修复上有极其广阔前景。
现有技术常用的神经导管多选用可生物降解的材料，利用注射成模法、物理滚轧法、交联法、编织法以及电纺丝法等方法进行制备，这些方法所需步骤多且不宜操作，且常常由于膜的力学强度太弱导致导管内部缺乏三维结构的支撑，使导管容易塌陷，不能很好地发挥神经导管对新生神经纤维的引导作用。而选用不可降解的材料制备的神经导管，虽然具有可伸缩性和良好的生物力学特性，但其不可降解性和不可渗性，在神经再生后这种材料在体内残留，引起严重的免疫排异反应及组织瘢痕的形成，反而制约了神经的生长，必须二次手术取出。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种神经导管支架的制备方法，本发明提供的上述制备方法可完全降解，具有良好的生物相容性，同时力学强度好。
本发明提供了一种神经导管支架的制备方法，包括：
A)将材料在极性溶剂中溶解，得到溶解液；所述材料选自聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚碳酸亚乙酯、聚乳酸和聚乙醇酸中的一种或几种；
B)将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具；将所述带有溶解液的模具置于水中，得到管状支架。
优选的，所述材料为聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯中的一种或几种。
优选的，所述聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯的质量比为(0～4)：(0～4)。
优选的，所述聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯的质量比选自4:0、3:1、2:2、1:3和0:4中的一种或几种。
优选的，步骤A)所述溶解后还包括沉降去除气泡；步骤B)所述模具为干燥无水的模具。
优选的，所述溶解液中溶质的质量浓度为20％～30％。
优选的，步骤A)所述极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
优选的，步骤A)所述溶解为加热溶解；所述加热温度为60～70℃；所述加热时间为1.5～2h。
优选的，步骤B具体为：
B1)将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具；将所述带有溶解液的模具置于水中，得到固化后的神经导管支架；
B2)将固化后的神经导管支架置于水中浸泡，完全置换后，干燥，得到神经导管支架。
优选的，步骤B2)所述干燥具体为常温抽干即可；所述干燥时间为36～48h。
与现有技术相比，本发明提供了一种神经导管支架的制备方法，包括：A)将材料在极性溶剂中溶解，得到溶解液；所述材料选自聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚碳酸亚乙酯、聚乳酸和聚乙醇酸中的一种或几种；B)将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具；将所述带有溶解液的模具置于水中，得到管状支架。本发明采用生物可降解的聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA和聚碳酸亚丙酯PPC等材料，通过简单易操作的溶液置换法制备出的神经导管，具有良好的支撑强度和拉伸强度，为神经再生提供可行的微环境；孔隙连通性好，利于营养物质和代谢废物的交换运输；生物相容性良好，有利于神经细胞和神经胶质细胞粘附生长，促进神经再生；且完全可降解，对于机体不产生副作用。
附图说明
图1为本发明实施例1直接利用玻璃棒状模具制备的神经导管的大体图；
图2为本发明实施例2先制备出膜材料再卷成管状支架的示意图；
图3为本发明实施例2制备的各组材料制备的膜材料大体图；
图4为本发明实施例2制备的各组材料制备的膜材料微观结构图；
图5为本发明实施例2制备的各组材料制备的膜材料的拉伸强度和拉伸曲线；
图6为本发明实施例2制备的不PLGA-PPC浓度比例神经导管材料的浸提液对RSC96细胞的毒性测试。
具体实施方式
本发明提供了一种神经导管支架的制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供了一种神经导管支架的制备方法，包括：
A)将材料在极性溶剂中溶解，得到溶解液；所述材料选自聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚碳酸亚乙酯、聚乳酸和聚乙醇酸中的一种或几种；
B)将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具；将所述带有溶解液的模具置于水中，得到管状支架。
本发明提供的神经导管支架的制备方法首先将材料在极性溶剂中溶解，得到溶解液。
本发明所述材料选自聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚碳酸亚乙酯、聚乳酸和聚乙醇酸中的一种或几种；优选为聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯中的一种或几种；更优选为聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯。
本发明对于上述材料的来源不进行限定，市售即可。
按照本发明，所述聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯的质量比为(0～4)：(0～4)；优选为(0.1～4)：(0.1～4)；
具体的，所述聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯的质量比优选选自4:0、3:1、2:2、1:3和0:4中的一种或几种；更优选为4:0.1、3:1、2:2、1:3和0.1:4。
本发明所述极性溶剂包括但不限于N-甲基吡咯烷酮。
按照本发明，所述溶解液中溶质的质量浓度优选为20％～30％；更优选为25％～30％。
本发明在以上步骤中所提到的制备神经导管所用的原料如(PLGA和PPC)的质量比例，可以进行选择，并不是固定的某一比例。优选实施例中的所用溶剂是NMP，溶质的质量浓度为30％；不同比例所制备的神经导管，其力学强度、材料微观结构及其他性能有一定不同。
本发明所述溶解优选为加热溶解；所述加热温度优选为60～70℃；所述加热时间优选为1.5～2h；更优选为2h。
本发明在溶解过程中需经常搅拌以加速溶解过程。本发明对于所述加热和搅拌的具体操作不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。
在本发明中，待完全溶解后混匀，沉降去除气泡。
本发明对于所述混合均匀和沉降去除气泡的具体方式不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。
得到溶解液后，将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具。
本发明所述模具优选为干燥无水的模具；本发明对于所述模具没有特殊限定，可以为玻璃棒状，还可以为玻璃平皿。具体的，本发明在以上步骤中所用的玻璃模具，其模具的直径也可以有多种选择，根据所应用的神经的尺寸来制备大小不同的神经导管。模具可以是平滑棒状也可以是其他特殊形状，如可用有一定方向性的模具制备具有诱导取向性的神经导管。
若模具为玻璃棒状，则将溶解液涂布于玻璃棒上；若模具为玻璃平皿，则将溶解液平铺于玻璃平皿上，铺平，铺满即可。
将所述带有溶解液的模具置于水中，得到固化后的神经导管支架。
将上述带有溶解液的模具置于水中，使得发生置换反应，得到固化后的神经导管支架。
完全置换后形成白色管状支架，可轻易与玻璃模具剥离。
将固化后的神经导管支架置于水中浸泡，完全置换后，干燥，得到神经导管支架。
具体为：将固化后的神经导管支架继续置于大量一次水中浸泡，每12小时换水一次，共换三次水，直至完全置换
本发明所述干燥具体优选为常温抽干即可；所述干燥时间优选为36～48h。
按照本发明，将完全置换成型的膜剪裁成矩形，卷成管状皆可。
本发明提供了一种神经导管支架的制备方法，包括：A)将材料在极性溶剂中溶解，得到溶解液；所述材料选自聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚碳酸亚乙酯、聚乳酸和聚乙醇酸中的一种或几种；B)将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具；将所述带有溶解液的模具置于水中，得到管状支架。本发明采用生物可降解的聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA和聚碳酸亚丙酯PPC等材料，通过简单易操作的溶液置换法制备出的神经导管，具有良好的支撑强度和拉伸强度，为神经再生提供可行的微环境；孔隙连通性好，利于营养物质和代谢废物的交换运输；生物相容性良好，有利于神经细胞和神经胶质细胞粘附生长，促进神经再生；且完全可降解，对于机体不产生副作用。
本发明利用可降解高分子材料制备神经导管，为损伤神经再生提供再生室，这种神经导管具有一定力学拉伸性和支撑性，可与断端神经缝合，且防止周围结缔组织侵入和疤痕的形成，为轴突再生提供一个通道，另一方面,神经导管能将内源性和外源性的神经营养因子、生长因子等保持在这个导管微环境中，促进轴突生长。
本发明应用高分子可降解材料制备的神经导管支架，具有良好的生物相容性，有利于细胞粘附和生长；高度的空隙率，孔的连通性良好，利于营养成分的运输和代谢产物的排出，促进新生组织长入；适当的生物降解速率，所植入的神经导管随着新生神经的生长而逐渐降解，最后完全降解，支架材料所降解的小分子能被机体吸收或代谢，不影响细胞增殖和生长。
本发明选用溶液置换法，制备方法简单，易于操作，可根据需要制备不同厚度、长度、力学强度的神经导管。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种神经导管支架的制备方法进行详细描述。
实施例1
称取聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA和聚碳酸亚丙酯PPC共1200mg(两者的质量比例可变，比例可为4:0，3:1，2:2，1:3，0:4，比例变化随之导致导管的力学强度改变)，加入4mlNMP溶液，加热溶解，配置成质量浓度为30％的溶液，待完全溶解后混匀，沉降除去气泡。
将完全混匀的溶液均匀涂布在干燥无水的玻璃棒状模具上，然后将涂有溶液的模具置于一次水中，溶液中的NMP会与水进行置换从而使模具上的溶液固化，完全置换后形成白色管状支架，可轻易与玻璃模具剥离。
将固化后的神经导管支架继续置于大量一次水中浸泡，每12小时换水一次，共换三次水，直至完全置换
将完全固化的神经导管从水中取出，晾干即可。如图1所示，图1为本发明实施例1直接利用玻璃棒状模具制备的神经导管的大体图。
实施例2
称取聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA和聚碳酸亚丙酯PPC共1200mg(两者的质量比例可变，比例可为4:0，3:1，2:2，1:3，0:4，根据两者质量比例不同依次分为PLGA-4、PLGA-3、PLGA-2、PLGA-1、PLGA-0组。比例变化随之导致导管的力学强度改变)，加入4mlNMP溶液，加热溶解，配置成质量浓度为30％的溶液，待完全溶解后混匀，沉降除去气泡。
将完全混匀的溶液均匀倒在干燥无水的玻璃平皿上，铺平铺满，然后将将铺成膜的溶液+平皿完全浸入一次水中，使之完全与水置换，一段时间后可脱膜，继续浸于水中使置换完全
将完全置换成型的膜剪裁成矩形，卷成管状即可。如图2～图6所示，图2为本发明实施例2先制备出膜材料再卷成管状支架的示意图；图3为本发明实施例2制备的各组材料制备的膜材料大体图。可见各组膜材料易成型，好切割加工，表面光滑，柔韧性好，可卷成管状；图4为本发明实施例2制备的各组材料制备的膜材料微观结构图；可见导管内部孔隙率较高，表面密实基本无孔径，这种结果有利于营养物质和代谢废物的交换和排出，同时可阻隔细胞长入导管内部，为神经再生提供良好的空间。图5为本发明实施例2制备的各组材料制备的膜材料的拉伸强度和拉伸曲线；(测试膜材料的长×宽为20mm×10mm)。同时数据如表1所示，结果显示所用PLGA和PPC的比例不同，所制备出的神经修复支架的抗拉伸力不同，伸长率也不同。图6为本发明实施例2制备的不PLGA-PPC浓度比例神经导管材料的浸提液对RSC96细胞的毒性测试；结果表明各组与空白对照组相比，细胞存活并无明显差异，表明PLGA-PPC导管支架对细胞无毒性，具有良好的生物相容性。
表1.膜材料的力学性能
拉伸强度(MPa) 弹性模量(MPa) 拉伸强度应变(％) 拉伸断裂应变(％)
PLGA-0 1.46±0.335 157.67±9.03 6.6 8.9
PLGA-1 1.11±0.150 85.33±13.20 7.4 7.8
PLGA-2 1.30±0.133 82.27±1.94 6.2 6.6
PLGA-3 2.68±0.300 82.13±7.57 22 23
PLGA-4 3.28±0.432 105.8±17.32 33 40
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种神经导管支架的制备方法，包括：
A)将材料在极性溶剂中溶解，得到溶解液；所述材料选自聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚碳酸亚乙酯、聚乳酸和聚乙醇酸中的一种或几种；
B)将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具；将所述带有溶解液的模具置于水中，得到管状支架。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述材料为聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯的质量比为(0～4)：(0～4)。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物和聚碳酸亚乙酯的质量比选自4:0、3:1、2:2、1:3和0:4中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述溶解后还包括沉降去除气泡；步骤B)所述模具为干燥无水的模具。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶解液中溶质的质量浓度为20％～30％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述溶解为加热溶解；所述加热温度为60～70℃；所述加热时间为1.5～2h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B具体为：
B1)将溶解液涂布或平铺于模具上，得到带有溶解液的模具；将所述带有溶解液的模具置于水中，得到固化后的神经导管支架；
B2)将固化后的神经导管支架置于水中浸泡，完全置换后，干燥，得到神经导管支架。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤B2)所述干燥具体为常温抽干即可；所述干燥时间为36～48h。
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