CN110801534B - 一种可生物降解的神经导管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可生物降解的神经导管及其制备方法，该神经导管是由外层和内层组成；所述的外层由壳聚糖衍生物构成；所述壳聚糖衍生物的结构如式I所示，式I中，R4为‑R1OR2，R1和R2为烷基、芳基或链烯基；R4基团的总碳原子数为6～40；所述的内层由交联的透明质酸水凝胶构成，其存储模量为20‑2000Pa。本发明通过冷冻干燥技术制备的神经导管外层管壁为多孔性海绵状，能吸收大量血液和细胞外基质蛋白，其中的胶原蛋白和纤维蛋白聚合体等均有利于施万细胞的黏附、增值和迁移。内层由一定强度的交联透明质酸水凝胶构成，形成血管与神经再生所需的微环境。水凝胶中添加的生长因子和钙离子通道阻滞剂能够加速神经修复。

Description

一种可生物降解的神经导管及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种可生物降解的神经导管及其制备方法。
背景技术
自体神经移植目前是周围神经缺损修复的金标准。然而自体神经移植的材料来源有限，且牺牲了次要神经的功能，还存在产生供区神经瘤、形成疤痕以及感染的风险，这些缺点限制了自体神经移植在临床上的应用。
血管和骨骼肌、羊膜等移植替代物的应用，拓宽了材料来源，但仅适合较短距离的神经缺损。长距离周围神经缺损的修复仍然是临床上的难题。
神经导管是利用天然或/和合成高分子材料制成的管状装置，将神经段端放入管内缝合，神经轴突即可沿着管腔生长。神经导管可提供对结缔组织入侵神经段端起物理屏障作用，防止疤痕的形成；有利于神经营养因子的积聚，引导神经元的轴突轴向生长，避免神经瘤形成，利用远端神经趋化性以修复较长距离的周围神经缺损。这项技术也适用于缺乏合适自体神经移植条件的患者。
神经再生中的一个重要因素是血液供应。良好的血液循环能够及时补充氧和营养物质并快速清除代谢产物，尽快完成Walleran变性过程，因此在神经导管中血管的快速形成有利于神经再生过程。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种可生物降解的神经导管，该神经导管由多孔壳聚糖衍生物的外层管状结构和交联透明质酸水凝胶的内层组成，其中水凝胶内层载有生长因子和钙通道离子阻滞剂的，所制得的神经导管具有良好的神经修复性能。
本发明的另一目的在于提供上述神经导管的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种神经导管，由外层和内层组成；
所述的外层由壳聚糖衍生物构成；该外层结构具有多孔且连通性好的结构特点，利于导管内外物质交换；同时还具有良好的生物相容性，有利于施万细胞的粘附、增殖、分化，有利于再生轴突的延伸；以及具有生物可降解性及降解速率可调控性，其降解速度与神经再生同步；该结构还有良好的柔韧性和一定的机械强度以利于缝合。
所述壳聚糖衍生物的结构如式I所示：
Figure BDA0001755173850000021
式I中，R4为-R1OR2，R1和R2为烷基、芳基或链烯基，R1与R2可相同，也可以不同；
R4基团的总碳原子数为6～40，优选10-30；
R4优选十六烷氧基苄苯；
n为聚合度，决定无规聚胺糖共聚物的分子量.
X-在式I中的作用是提供负电荷，因此可以为任意常见的阴离子；X-优选卤素离子、甲酸根、乙酸根、乳酸根、草酸根、柠檬酸根、磷酸根、碳酸根、硝酸根或硫酸根。
所述的内层由交联的透明质酸水凝胶构成，其存储模量为20-2000Pa，可以保证一定的力学性能；该内层强度合适的水凝胶有利于新生毛细血管渗透；为缺损神经的近体端、远体端之间建立神经生长因子梯度，诱导神经定向再生，以使缺损神经修复；
所述的内层还含有细胞生长因子和/或钙离子通道阻滞剂；细胞生长因子和钙离子通道阻滞剂对外周神经修复具有协同作用，因此添加到交联的水凝胶中缓慢释放加快神经修复。
所述的细胞生长因子是血管内皮生长因子(VEGF)、神经生长因子(NGF)、血小板衍生因子(PDGF)或碱性成纤维生长因子(b-FGF)中的一种以上，其在内层中的浓度范围是0.001-5.000μg/ml；
所述的钙通道离子阻滞剂为维拉帕米(verapamil)、尼莫地平(nimodipine)、硝苯地平(nifedipine)、尼卡地平(nicardipine)、尼群地平(nitrendipine)、地尔硫卓(diltiazem)或塞帕米(tiapamil)中的一种以上，其在内层中的浓度范围是5-50μg/ml。
所述神经导管的内径为0.5-15.0mm，管壁厚度为0.5-2.0mm。
上述神经导管的制备方法，包括以下步骤：
(1)在管状模具中加注壳聚糖衍生物的乙酸溶液，冷冻干燥后脱模，得到壳聚糖管腔；
(2)配制巯基化的透明质酸与交联剂的混合溶液，搅匀，再注入步骤(1)所得的壳聚糖管腔内，室温反应至少2小时后冷冻干燥，制得可生物降解的神经导管；
优选地，在步骤(2)的混合溶液中加入细胞生长因子和/或钙离子通道阻滞剂；
步骤(1)所述的管状模具，优选聚四氟乙烯材质的管状模具；
步骤(2)所述交联剂的分子量为0.8-5.0kDa，优选单臂、四臂或八臂的聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种以上；
步骤(2)所述巯基化的透明质酸，其分子量为5-200kDa，巯基取代度为1-30％。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明通过冷冻干燥技术制备的神经导管外层管壁为多孔性海绵状，能吸收大量血液和细胞外基质蛋白，其中的胶原蛋白和纤维蛋白聚合体等均有利于施万细胞的黏附、增值和迁移。内层由一定强度的交联透明质酸水凝胶构成，形成血管与神经再生所需的微环境。水凝胶中添加的生长因子和钙离子通道阻滞剂能够加速神经修复。
(2)本发明构成神经导管的材料均为可生物降解高分子，可通过调整参数使其降解时间与神经再生时间相对应，以达到最佳修复效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种神经导管的制备方法，包括以下步骤：
在外径1.2mm、内径0.5mm、长15mm管状聚四氟乙烯模具中加注1.5％壳聚糖衍生物(R4为十六烷氧基苄苯的无规共聚物I；X-为乙酸根)的1％乙酸溶液，冷冻干燥后脱模，得到壳聚糖管腔。预先在1ml注射器中混合好100μl巯基化透明质酸(4mg/ml)与分子量4000的PEGDA(5ml/ml)溶液，并通过27g针头注入壳聚糖管腔内，室温放置2小时后冷冻干燥得最终产品。
实施例2
一种神经导管的制备方法，包括以下步骤：
在外径3mm，内径2mm，长15mm管状聚四氟乙烯模具中加注1％壳聚糖衍生物(R4为十六烷氧基苄苯的无规共聚物I；X-为乙酸根)的1％乙酸溶液，冷冻干燥后脱模。预先在1ml注射器中混合好200μl含有50ng NGF和/或5μg维拉帕米的巯基化透明质酸(5mg/ml)与分子量4000的PEGDA(7.2ml/ml)溶液，并通过27g针头注入壳聚糖管腔内，室温放置2小时后冷冻干燥得最终产品。
实施例3
一种神经导管的制备方法，包括以下步骤：
在外径5mm，内径3.5mm，长20mm管状聚四氟乙烯模具中加注1％壳聚糖衍生物(R4为十六烷氧基苄苯的无规共聚物I；X-为乙酸根)的1％乙酸溶液，冷冻干燥后脱模。预先在1ml注射器中混合好300μl含有50ng NGF和5μg维拉帕米的巯基化透明质酸(5mg/ml)与分子量4000的PEGDA(7.2ml/ml)溶液，并通过27g针头注入壳聚糖管腔内，室温放置2小时后冷冻干燥得最终产品。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种神经导管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在管状模具中加注壳聚糖衍生物的乙酸溶液，冷冻干燥后脱模，得到壳聚糖管腔；
(2)配制巯基化的透明质酸与交联剂的混合溶液，搅匀，再注入步骤(1)所得的壳聚糖管腔内，室温反应至少2小时后冷冻干燥，制得可生物降解的神经导管；
步骤(1)所述壳聚糖衍生物的结构如式I所示：
Figure FDA0003339648650000011
式I中，R4为十六烷氧基苄苯；式I中的X-为卤素离子、甲酸根、乙酸根、乳酸根、草酸根、柠檬酸根、磷酸根、碳酸根、硝酸根或硫酸根；
步骤(2)所述巯基化的透明质酸，其分子量为5-200kDa，巯基取代度为1-30％；
步骤(2)所述交联剂的分子量为4kDa，是单臂、四臂或八臂的聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种以上；
步骤(2)所述的混合溶液中加入神经生长因子和维拉帕米。
2.一种神经导管，其特征在于是由权利要求1所述的方法制得。
3.根据权利要求2所述的神经导管，其特征在于是由外层和内层组成；
所述的外层由壳聚糖衍生物构成；所述的内层由交联的透明质酸水凝胶构成，存储模量为20-2000Pa。
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