CN114340558A - 用于外周神经损伤的仿生支架 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于神经组织生长的仿生支架，其具有设置在护套内的多个微通道。每个微通道包括由生物相容性且可生物降解材料形成的多孔壁。生物相容性且可生物降解材料可以是聚(乙二醇)二丙烯酸酯、甲基丙烯酸化明胶、甲基丙烯酸化胶原或聚己内酯，及其组合。仿生支架具有高度开放容积百分比，能够实现卓越的(线性和高保真)神经组织生长，同时最大限度地减少体内植入部位附近的炎症。

Description

用于外周神经损伤的仿生支架

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月11日提交的美国临时专利申请62/832,681的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及包含多孔微通道以促进神经组织生长的仿生支架以及制造此类支架的方法。

背景技术

虽然外周神经系统(PNS)的再生能力比中枢神经系统(CNS)强，但如果受伤的轴突错位或与受神经支配的组织失去接触，则损伤后的功能再生在很大程度上是不完整的。由此导致主要功能缺陷，包括目标组织的神经再支配不足和疼痛的神经瘤形成。

影响PNS再生的因素包括损伤本身的性质和程度、去神经支配的时间、受损神经纤维的类型和直径，以及年龄。近端神经损伤或神经间隙较大的完全横断通常预后较差，并且具有最小临床意义的运动和感觉恢复。已确定导致恢复不理想的几个原因，包括：1)轴突再生率不足；2)因轴突伸长对其他宽容环境的妥协；3)目标组织或到达目标组织的路径发生变化；4)过度和慢性神经炎症；以及5)施万细胞(Schwann cell)萎缩和功能障碍。

目前，对于外周神经接口(PNI)外科手术修复的临床实践标准涉及自体神经移植物的放置，在外周神经接口中外周神经存在较大间隙。自体移植物的缺点包括：1)供体部位发病率高；2)供体移植物供应受限；以及3)增加外科手术时间和复杂性。

支持外周神经修复的支架的实验开发产生了商用神经导引管，但这些单通道神经导引管仅提供单个大直径管，导致再生轴突与其适当目标错位。在植入到横切的大鼠坐骨神经模型后，这种开管单通道神经导引支架会导致许多轴突在进入支架仅200μm之后，到达另一个远端之前，不合需要地沿近端失去线性取向。因此，轴突的密度降低，并且在到达远端的那些轴突中，一些轴突甚至在进入远端神经时仍会失去取向。这种对轴突的误导会导致神经瘤引起的疼痛。

近来，包括开发充满施万细胞的导管在内的细胞方法已经取得了一些成功，因为施万细胞通过导引和支持轴突生长自然地支持轴突再生，但这些细胞还没有被转化用于人类外周神经损伤。

此外，没有有效的疗法来促进人类急性或慢性脊髓损伤(SCI)后的再生。各种实验方法促进SCI动物模型中的轴突再生，包括将细胞移植到损伤部位以支持轴突附着和伸长。移植细胞包括星形胶质细胞、施万细胞、骨髓基质细胞，或干细胞。然而，细胞植入物的一个缺点是缺乏三维(3D)组织，导致轴突生长方向随机；大多数轴突不会在损伤部位以外再生到宿主组织中，因此功能恢复即使存在也是极其保守的。

因此，仍然需要找到策略和技术，以提高神经组织(例如，轴突)可以再生的程度、速率、导引、靶向以及病变距离。

发明内容

本文公开了一种神经修复支架，其包括：具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长；和位于所述近端的第一突出部(overhang)和位于所述远端的第二突出部，其中所述第一突出部和所述第二突出部被配置为用于缝合神经组织。

本文还公开了一种神经修复支架，其包括：具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长，并且其中微通道壁中的至少一个包括结合到所述微通道壁中的生物功能剂。

本文还公开了一种神经修复支架，其包括：具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长；位于所述近端的第一突出部和位于所述远端的第二突出部，其中所述第一突出部和所述第二突出部被配置为用于缝合神经组织；其中所述支架还包括生物功能剂；其中所述微通道中的每一个具有约200μm至约350μm的开口直径；并且其中所述支架由约15％至约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约1-7％的甲基丙烯酸化明胶制备。

本文还公开了恢复神经功能的方法，包括将本文公开的神经修复支架植入有需要的受试者的神经损伤部位，从而使整个损伤部位的神经功能得以恢复。

附图说明

图1描绘了本文公开的以紧密堆积的六边形通道为特征的支架的立体图。

图2描绘了本文公开的以紧密堆积的六边形通道为特征的支架的横截面图。

图3描绘了本文公开的以紧密堆积的六边形通道为特征的支架的侧视图。

图4描绘了本文公开的以圆形通道为特征的支架的替代实施方式的立体图。

图5描绘了本文公开的以圆形通道为特征的支架的替代实施方式的横截面图。

图6描绘了本文公开的以圆形通道为特征的支架的替代实施方式的侧视图。

图7描绘了显示仿生支架中紧密堆积的六边形微通道的横截面图像。

图8描绘了固定缝合线的支架。

图9A-图9B描绘了植入到1cm横断的大鼠坐骨神经中4周后的本文公开的支架。图9A描绘了在没有植入支架的对照动物中错位并且很少到达受伤神经远端的再生轴突。图9B描绘了由所公开的多通道支架导引以到达受伤神经的远端的再生轴突。

图10描绘了使用所公开的多通道支架改善的动物脊髓运动神经元与外周肌肉的连通性。

图11描绘了植入所公开的多通道支架的动物体内神经元功能的改善，这通过肌肉重量相对于开管植入物的显著增加来证明。

图12描绘了大鼠标本中完整的坐骨神经和腓肠神经。

图13描绘了跨坐骨神经间隙安装的本文提供的多通道支架。

具体实施方式

在天然的外周神经中，轴突以束状束在一起。外周神经的间隙损伤会破坏这种结构。在外周神经(诸如，正中神经)受伤的情况下，如果存在无法通过直接缝合两个神经残端来闭合的间隙，则需要桥接。所公开的多通道仿生支架既可以桥接神经损伤，又可以为轴突穿过损伤部位的生长提供导引。所公开支架中的微通道组织轴突并保持再生的保真度。因此，支架使它们在空间中保持相同的坐标，并导引它们沿着相同的路径到达损伤部位的另一端。

在一些实施方式中，所需长度的支架被3D打印，然后放置在损伤部位。接着，将近端和远端神经残端插入支架的突出部中，在那里它们与微通道支架对齐。然后，将神经外膜缝合到突出部或护套上，从而将支架固定到位。再生轴突从近端进入支架并被导引穿过损伤部位到达远端神经残端。在一些实施方式中，支架的通道填充有施万细胞，以进一步支持轴突再生。在一些实施方式中，神经营养因子(诸如，骨源性神经营养因子[BDNF]或神经生长因子[NGF])或药物递送颗粒可封装在支架壁内，以用于控释。

严重创伤后，神经系统不会自发再生，需要干预以恢复功能。需要开发能够制造和实施改善的且更有效的神经导引支架的材料。在各个方面，本发明考虑用于促进受试者的神经组织生长和增殖的改善的且更有效的组织支架。受试者可以是具有复杂神经系统的动物，诸如，哺乳动物，例如，人、灵长类动物或伴侣动物。因此，根据本发明的组织支架可以是植入这样的受试者体内的装置。

图1-图3描绘了如本文所述的所公开的仿生支架(即支架100)的一个实施方式。支架100包括护套(或外壁)102。在护套102内部，设置了多个六边形微通道104。每个六边形微通道104可以包括通道壁106和开放腔108。在一些实施方式中，与圆形或环形微通道相比，六边形微通道更均匀，壁更薄，为轴突再生通过留下更多的开放空间。一个特定实施方式显示了在给定的整体支架内径110中的7个或多或少的完整六边形。其他实施方式在内径内可具有多达200个或更多完整的六边形。

支架100可以具有外径112和内径110。支架100还可以包括在近端116上的第一突出部114和在远端120上的第二突出部118。第一突出部114和/或第二突出部118可以用于缝合神经组织。包括第一突出部114和第二突出部118，支架100可以具有包括突出部在内的总长度120。

图4-图6描绘了如本文所述的仿生支架(即支架200)的另一个实施方式。支架200包括护套(或外壁)202。在护套202内部，设置了多个环形微通道204。每个环形微通道可包括通道壁206和开放腔208。在一些实施方式中，环形微通道是均匀的，具有较薄的壁，为轴突再生通过留下开放空间。一个特定实施方式显示了在给定的整体支架内径210中的50个或多或少的完整微通道。其他实施方式在内径内可具有多达200个或更多完整的微通道。

支架200可以具有与内径210互补的外径212。支架200还可以包括在近端216上的第一突出部214和在远端220上的第二突出部218。第一突出部214和/或第二突出部218可以用于缝合神经组织。包括第一突出部214和第二突出部218，支架200可以具有包括突出部在内的总长度222。

“微通道”是指此结构限定了明显的纵向轴线并且具有开放腔或中空的核心。在一些实施方式中，微通道的形状为六边形或圆形。在一些实施方式中，微通道可具有其他大致圆形或环形或其他直线形状，诸如但不限于六边形、圆形、三角形、矩形、正方形、五边形、七边形、八边形、九边形、十边形、椭圆形、梯形，或其他形状。在一些实施方式中，微通道基本上是圆形的。在一些实施方式中，支架包括微通道形状的混合物，例如，五边形和六边形微通道的混合物。具有这种明显纵向轴线的微通道包括细长的轴向尺寸，其比通道的其他尺寸(例如，直径或宽度)要长。因此，细长的微通道是线性的。

图7和图8示出了本文所述的支架的一般特征，包括突出部、微通道以及壁。

在一些实施方式中，支架的近端和远端特征为“突出部”，如图所示和先前描述的，其包括悬垂在微通道上的护套，以便提供用于缝合神经的基底。在其他实施方式中，可以省略突出部。突出部可具有约0.1mm至约3mm的长度，以允许医疗专业人员有足够的材料缝合神经。在一些实施方式中，突出部的厚度为约1mm至约3mm。在一些实施方式中，突出部的厚度为约0.1mm至约3mm。

因此，本发明考虑了一种支架，其包括分别限定纵向主轴线的多个微通道。根据本发明的某些变型，“微通道”优选地具有小于约1,000μm的至少一个空间维度。在某些方面，每个微通道的内径大于或等于约10μm至小于或等于约1,000μm，可选地大于或等于约10μm至小于或等于约500μm，可选地大于或等于约50μm至小于或等于约450μm，可选地大于或等于约50μm至小于或等于约300μm。

在一些实施方式中，微通道具有约200μm至约500μm，例如，约300μm的开口直径。在一些实施方式中，微通道具有约200μm、约300μm、约400μm或约500μm的开口直径。在一些实施方式中，微通道具有约150μm至约250μm的开口直径。在一些实施方式中，微通道具有约170μm至约230μm的开口直径。在一些实施方式中，微通道具有约180μm至约220μm的开口直径。在一些实施方式中，微通道具有约190μm至约210μm的开口直径。在一些实施方式中，微通道具有约200μm至约350μm的开口直径。开口直径是指微通道内腔的直径。在一些实施方式中，壁厚为约10μm至约50μm。在一些实施方式中，微通道壁厚为约10μm至约60μm。在一些实施方式中，微通道壁厚小于60μm、小于50μm、小于40μm、小于30μm或小于20μm。在一些实施方式中，微通道壁厚为约10μm至约60μm、约10μm至约50μm、约10μm至约40μm、约10μm至约30μm，或约10μm至约20μm。

例如，视应用而定，根据本发明的某些变型的微通道的长度可以大于或等于约500μm至小于或等于30cm，可选地大于或等于约500μm至小于或等于约10cm，并且在某些变型中，可选地大于或等于约500μm至小于或等于约3cm，作为非限制性实施例而言。在一些实施方式中，支架的长度可为0.5mm至10cm。在一些实施方式中，支架的长度可为5mm至10cm。在一些实施方式中，支架的长度可高达15cm。在一些实施方式中，支架的长度为约0.5cm至约10cm。在一些实施方式中，支架的长度为约0.5cm至约1cm、约0.5cm至约2cm、约0.5cm至约3cm、约0.5cm至约5cm、约0.5cm至约7cm、约0.5cm至约9cm、约0.5cm至约10cm、约1cm至约2cm、约1cm至约3cm、约1cm至约5cm、约1cm至约7cm、约1cm至约9cm、约1cm至约10cm、约2cm至约3cm、约2cm至约5cm、约2cm至约7cm、约2cm至约9cm、约2cm至约10cm、约3cm至约5cm、约3cm至约7cm、约3cm至约9cm、约3cm至约10cm、约5cm至约7cm、约5cm至约9cm、约5cm至约10cm、约7cm至约9cm、约7cm至约10cm，或约9cm至约10cm。在一些实施方式中，支架的长度为约0.5cm、约1cm、约2cm、约3cm、约5cm、约7cm、约9cm，或约10cm。在一些实施方式中，支架的长度为至少约0.5cm、约1cm、约2cm、约3cm、约5cm、约7cm，或约9cm。在一些实施方式中，支架的长度为至多约1cm、约2cm、约3cm、约5cm、约7cm、约9cm，或约10cm。在一些实施方式中，支架的长度为约0.1cm至约15cm。在一些实施方式中，支架的长度为约5cm至约15cm。在一些实施方式中，支架的长度为至少5cm。

支架的外径可为约1.5mm至约10mm，或1.5mm至10mm之间的任何直径。在一些实施方式中，支架的外径为约1.5mm至约10mm。在一些实施方式中，支架的外径为约1.5mm至约2.5mm、约1.5mm至约3.5mm、约1.5mm至约4.5mm、约1.5mm至约5mm、约1.5mm至约5.5mm约1.5mm至约6mm、约1.5mm至约7mm、约1.5mm至约8mm、约1.5mm至约9mm、约1.5mm至约10mm、约2.5mm至约3.5mm、约2.5mm至约4.5mm、约2.5mm至约5mm、约2.5mm至约5.5mm、约2.5mm至约6mm、约2.5mm至约7mm、约2.5mm至约8mm、约2.5mm约9mm、约2.5mm至约10mm、约3.5mm至约4.5mm、约3.5mm至约5mm、约3.5mm至约5.5mm、约3.5mm至约6mm、约3.5mm至约7mm、约3.5mm至约8mm、约3.5mm至约9mm、约3.5mm至约10mm、约4.5mm至约5mm、约4.5mm至约5.5mm、约4.5mm至约6mm、约4.5mm至约7mm、约4.5mm至约8mm、约4.5mm至约9mm、约4.5mm至约10mm、约5mm至约5.5mm、约5mm至约6mm、约5mm至约7mm、约5mm至约8mm、约5mm至约9mm、约5mm至约10mm、约5.5mm至约6mm、约5.5mm至约7mm、约5.5mm至约8mm、约5.5mm至约9mm、约5.5mm至约10mm、约6mm至约7mm、约6mm至约8mm、约6mm至约9mm、约6mm至约10mm、约7mm至约8mm、约7mm至约9mm、约7mm至约10mm、约8mm至约9mm、约8mm至约10mm，或约9mm至约10mm。在一些实施方式中，支架的外径为约1.5mm、约2.5mm、约3.5mm、约4.5mm、约5mm、约5.5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm，或约10mm。在一些实施方式中，支架的外径为至少约1.5mm、约2.5mm、约3.5mm、约4.5mm、约5mm、约5.5mm、约6mm、约7mm、约8mm，或约9mm。在一些实施方式中，支架的外径至多为约2.5mm、约3.5mm、约4.5mm、约5mm、约5.5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm，或约10mm。在一些实施方式中，支架的外径介于0.5mm和10mm之间。在一些实施方式中，支架的外径介于0.1mm和10mm之间。在一些实施方式中，支架的外径介于0.5mm和20mm之间、介于0.5mm和30mm之间、介于0.5mm和40mm之间，或介于0.5mm和50mm之间。在一些实施方式中，支架的外径介于0.5mm和20mm之间。

微通道由生物相容性且可生物降解材料(诸如，生物相容性聚合物)形成。例如，支架结构可以包括由生物相容性且可生物降解聚合物(诸如，聚酯聚合物)形成的微通道。用于形成微通道的合适的可生物降解且生物相容性聚合物包括聚乙二醇、明胶或胶原蛋白，及其衍生物和混合物。在某些方面，生物相容性且可生物降解材料选自聚(乙二醇)二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯化明胶和甲基丙烯酸酯化胶原及其组合的聚合物组。在其他实施方式中，支架结构可由其他聚合材料(诸如，聚己内酯或丙烯酸化聚己内酯)组成。在一些实施方式中，支架结构的不同部分在材料组成上可不同于支架结构的其他部分(例如，在一个特定的非限制性实施方式中，内部微通道可由甲基丙烯酸化明胶和聚乙二醇的混合物组成，而外部护套可以由聚己内酯组成)。在一些实施方式中，支架由不同的可聚合材料(诸如，上面列出的那些)的混合物制备。例如，根据本发明的支架可由聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化明胶的混合物制备。在一些实施方式中，混合物将进一步包括用于聚合反应的合适引发剂，诸如，举例而言，苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基次膦酸锂。可以使用任何适合引发聚合反应的引发剂。在一些实施方式中，用于制备支架的混合物的剩余部分是合适的溶剂，诸如，水性溶剂或缓冲液(例如，磷酸盐缓冲盐水(PBS)或杜尔贝科(Dulbecco)磷酸盐缓冲盐水(DPBS))。

在一些实施方式中，支架由包括聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化明胶的混合物制备。在一些实施方式中，支架由约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯(平均尺寸Mn700)和约1-7％的甲基丙烯酸化明胶制备。在一些实施方式中，支架由包括约15％、约17.5％、约20％、约22.5％、约25％、约27.5％、约30％、约32.5％或约35％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约22.5％至约27.5％、约20％至约30％、约17.5％至约32.5％或约15％至约35％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约15％至约30％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约20％至约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约15％至约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约20％至约30％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均分子量为约Mn 550、约Mn 700、约Mn 1000、约Mn2000，或约Mn 4000。在一些实施方式中，聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均分子量为约Mn 500至约Mn 1000。在一些实施方式中，聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均分子量为约Mn 700。在一些实施方式中，聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均分子量为约100Mn至10000Mn。在一些实施方式中，支架由包括约1-7％的甲基丙烯酸化明胶的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约1-7％、约2-6％或约3-5％的甲基丙烯酸化明胶的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约1-15％的甲基丙烯酸化明胶的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括比例为约3:1、约7:2、约4:1、约5:1、约10:1、约15:1、约20:1或约25:1(w/w)的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化明胶的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括比例为约25:1至约3:1、约20:1至约7:2、约15:1至约4:1，或约10:1至约4:1(w/w)的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化明胶的混合物制备。在一些实施方式中，支架包括比例为约3:1、约7:2、约4:1、约5:1、约10:1、约15:1、约20:1或约25:1(w/w)的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化明胶。在一些实施方式中，支架包括比例为约25:1至约3:1、约20:1至约7:2、约15:1至约4:1，或约10:1至约4:1(w/w)的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化明胶。

在一些实施方式中，支架由包括聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化胶原的混合物制备。在一些实施方式中，支架由约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯(平均尺寸Mn700)和约2-10mg/ml的甲基丙烯酸化胶原制备。在一些实施方式中，支架由包括约15％、约17.5％、约20％、约22.5％、约25％、约27.5％、约30％、约32.5％或约35％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约22.5％至约27.5％、约20％至约30％、约17.5％至约32.5％或约15％至约35％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约20％至约30％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约15％至约30％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约20％至约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约15％至约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约20％至约30％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯的混合物制备。在一些实施方式中，聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均分子量为约Mn 550、约Mn 700、约Mn 1000、约Mn2000或约Mn 4000。在一些实施方式中，聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均分子量为约Mn 500至约Mn1000。在一些实施方式中，聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均分子量为约Mn 700。在一些实施方式中，聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均尺寸为约100Mn至10000Mn。在一些实施方式中，支架由包括约2-10mg/ml、约3-9mg/mL或约4-8mg/ml的甲基丙烯酸化胶原的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括约1-15mg/ml的甲基丙烯酸化胶原的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括比例为约125:1至约25:1、约100:1至约40:1、约75:1至约50:1(w/w)的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化胶原的混合物制备。在一些实施方式中，支架由包括比例为约125:1、约100:1、约75:1、约50:1、约40:1，或约25:1(w/w)的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化胶原的混合物制备。在一些实施方式中，支架包括比例为约125:1至约25:1、约100:1至约40:1、约75:1至约50:1(w/w)的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化胶原。在一些实施方式中，支架包括比例为约125:1、约100:1、约75:1、约50:1、约40:1或约25:1(w/w)的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化胶原。

在某些方面，微通道可以用生物功能剂或活性成分处理；可以具有不同的表面特性或表面粗糙度；或可以具有暴露不同部分的表面，这可用于设计空间导引的细胞生长，并在某些方面利于细胞或组织的粘附或促进生物功能剂(包括生物功能材料和活性成分(例如，药物活性成分)等)释放到周围环境中。

形成微通道的可生物降解材料可以溶解，指的是材料的物理分解、侵蚀、破坏和/或溶解，并且可以包括这种材料被生物活体的再吸收。在某些变型中，可生物降解的聚合材料在暴露于包括高浓度水的溶剂(诸如，血液、血清、生长或培养基、体液、唾液等)时可溶解或侵蚀。因此，在植入时，材料可能会溶解或分解成小块。对于结构性支架构件，溶解速率(例如，结构性构件被周围细胞再吸收的速率)可以被设计成在结构通过再吸收过程溶解或分解之前发生足够的细胞生长。在各种实施方式中，组织支架装置被设计成具有与允许充足的神经组织通过支架再生长到受试者体内的目标组织的时间量一致的降解时间或溶解速率。视受试者和组织恢复和再生所需的时间而定，作为非限制性实施例，降解时间可以大于或等于约1个月至小于或等于约3年、大于或等于约1个月至小于或等于1年，并且在某些变型中，大于或等于约1个月至小于或等于6个月。以这种方式，细胞支架结构在三维上支持和促进细胞生长、细胞增殖、细胞分化、细胞修复和/或细胞再生，特别是对于神经组织生长。

在某些方面，微通道的壁是多孔的。可选择孔径以促进沿纵向轴线基本上线性的神经或轴突组织生长，同时避免细胞穿过和跨过微通道壁生长。在一些实施方式中，微通道由水凝胶(例如，聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化明胶的混合物，或聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化胶原的混合物)制成。由于包括本文提供的水凝胶的微通道的特性，营养物质可以在支架的外部和微通道的内部之间交换而不使用孔。这些材料的天然孔隙率允许营养物质和氧气流过微通道壁，以支持细胞通过内腔生长，同时防止细胞在不合需要的方向(例如，通过微通道壁)生长。

微通道的壁可选地包括多个孔，平均孔径直径小于或等于约50μm，可选地小于或等于约40μm，可选地小于或等于约30μm，可选地小于或等于约20μm，并且在某些变型中，可选地小于或等于约10μm。在某些方面，微通道壁中的多个孔的平均孔径可以消除可能允许轴突在各个微通道之间生长的位点线孔。此类孔径促进氧气和营养物质通过微通道壁从外表面流到内表面，以支持细胞在开放的中央腔内生长，同时尽量减少或阻止细胞通过微通道壁生长。

在其他方面，本发明提供了通过3D打印制造用于促进神经组织生长的仿生支架的方法。本文提供的支架可以使用多种3D打印技术制造。可用于制备3D打印支架的3D打印技术的实施例包括挤出打印、喷墨打印、基于激光的立体光刻、数字光处理立体光刻，以及体积3D打印(又名全息3D打印)。在一些实施方式中，本文提供的仿生支架通过数字光处理3D打印来制备。3D打印仿生支架的其他方法在PCT/US2017/065857中进行了描述，此专利在此通过引用整体并入。

在其他方面，本文提供的仿生支架可以由其他技术制成，包括铸造、模制、静电纺丝、压花或任何其他合适的方法。用于制备仿生支架的示例性替代方法在，例如，PCT/US2016/056104和PCT/US2020/012966中有所描述，其中每一篇文献通过引用整体并入。

本文公开的微通道支架促进细胞生长、增殖、分化、修复和/或组织再生。在某些实施方式中，组织是神经组织，诸如，轴突。

在某些实施方式中，微通道壁的合适壁厚是保持通道结构完整性的可能的最小厚度。在某些方面，壁具有小于或等于约500μm的厚度。在其他方面，壁具有小于或等于约100μm的厚度。当壁厚大于100μm时，它们会使开放式中央腔内用于轴突再生的可用空间量减少。在某些变型中，壁厚可以大于或等于约10μm至小于或等于约100μm，可选地大于或等于约10μm至小于或等于约70μm，可选地大于或等于约20μm至小于或等于约70μm，可选地大于或等于约25μm至小于或等于约67μm，并且在某些方面，可选地大于或等于约20μm至小于或等于约50μm。在某些其他变型中，壁具有大于或等于约10μm至小于或等于约20μm的厚度。

根据本发明的各个方面的组织支架设计的一个特定优点是提供更大的总体开放容积(例如，开放腔容积，包括护套内开放的间质通道的容积和微通道的开放中央腔的容积)，大于或等于总支架容积的约50容积％，可选地大于或等于约60容积％，可选地大于或等于约70容积％，可选地大于或等于约80容积％，并且在某些优选的方面，可选地大于或等于总支架容积的约90开放容积％。应该注意的是，常规的支架设计不能实现如此高水平的开放腔容积，据信这在支持和促进具有理想的高方向线性和高信号保真度的健康神经组织的生长方面特别有利。

在某些方面，设置在护套内的多个微通道中的每个微通道的直径被选择为相同(或基本相同，考虑到制造期间的小尺寸差异)，但是在替代变型中，直径可以有意地在存在于护套中的多个不同的微通道之间变化。如上所述，在多个微通道具有基本相同直径的变型中，平均内径可选地小于或等于约450μm或之前指定的其他范围中的任一个范围。每个微通道可具有椭圆形或球形横截面形状，以形成在间隙通道中产生显著开放间隙容积的微柱体形状，但是在替代变型中，可使用其他形状。在多个微通道具有基本相同的直径的情况下，它们可以被配置为在护套内以阵列紧密堆积。因此，每个微通道接触另一个相邻的微通道。多个微通道可以以可以形成蜂窝类型的排列的紧密堆积的阵列排列在护套内。以此方式，本发明的组织支架包括设置在外部保护性护套内的离散的、线性的、薄壁的、紧密堆积的微通道阵列。在不同的实施方式中，微通道密度可以变化，例如，支架中微通道密度可以大于或等于约1至小于或等于约300个微通道/mm²。在某些变型中，微通道密度可大于或等于约10至小于或等于约30个微通道/mm²。在另一个变型中，组织支架可具有约120个微通道/mm²的微通道密度。在一些变型中，微通道密度为约10至约300个微通道/mm²。在一些变型中，微通道密度为约10至约20、约10至约30、约10至约50、约10至约100、约10至约120、约10至约150、约10至约200、约10至约300、约20至约30、约20至约50、约20至约100、约20至约120、约20至约150、约20至约200、约20至约300、约30至约50、约30至约100、约30至约120、约30至约150、约30至约200、约30至约300、约50至约100、约50至约120、约50至约150、约50至约200、约50至约300、约100至约120、约100至约150、约100至约200、约100至约300、约120至约150、约120至约200、约120至约300、约150至约200、约150至约300或约200至约300个微通道/mm²。在一些变型中，微通道密度为约10、约20、约30、约50、约100、约120、约150、约200或约300个微通道/mm²。在一些变型中，微通道密度为至少约10、约20、约30、约50、约100、约120、约150或约200个微通道/mm²。在一些变型中，微通道密度为至多约20、约30、约50、约100、约120、约150、约200或约300个微通道/mm²。在一些实施方式中，单个护套中的微通道数量可为7至200多个通道。在一些变型中，单个护套中的微通道数量为约7至约200个通道。在一些变型中，单个护套中的微通道数量为约7至约15、约7至约25、约7至约50、约7至约75、约7至约100、约7至约150、约7至约200、约15至约25、约15至约50、约15至约75、约15至约100、约15至约150、约15至约200、约25至约50、约25至约75、约25至约100、约25至约150、约25至约200、约50至约75、约50至约100、约50至约150、约50至约200、约75至约100、约75至约150、约75至约200、约100至约150、约100至约200或约150至约200个通道。在一些变型中，单个护套中的微通道数量为约7、约15、约25、约50、约75、约100、约150或约200个通道。在一些变型中，单个护套中的微通道数量为至少约7、约15、约25、约50、约75、约100或约150个通道。在一些变型中，单个护套中的微通道数量为至多约15、约25、约50、约75、约100、约150或约200个通道。在一些实施方式中，单个护套中的微通道数量为至多约300、400、500、750或1000个通道。

护套可以由与微通道相同或不同的生物相容性和/或生物可降解材料形成。理想地，护套可具有与微通道相似的孔隙率以促进营养物质向微通道的流动和运输，同时最小化或防止细胞从内部区域穿过护套壁到外部区域的生长。护套显示为具有椭圆形或圆柱形横截面形状的圆柱管形状；然而，护套可以具有多种其他形状，只要微柱体可以在护套内以阵列排列即可。因此，在某些方面，护套可以具有其他形状，包括通过非限制性实施例的方式类似于在人类脊柱中发现的蝴蝶形状。护套可以具有与微圆柱体相同的长度或者可以更长，诸如，突出部，用于额外的保护和固定到神经或周围组织的一部分(例如，通过吻合)。以这种方式，包括护套和微通道的组织支架可以在任何距离上延伸，以匹配个体受试者/患者的损伤。此外，可以创建整个支架的实际形状或轮廓，以匹配给定损伤的确切形状或轮廓(此形状可以通过常规医学成像方法(诸如，MRI、CT、超声等)确定)。

支架中可以填充有细胞。这些细胞可以被修饰以表达生长因子，或者在本质上可以是治疗性的，诸如，干细胞或施万细胞。

受试者的神经(诸如，神经末梢)的一部分可能被损坏或切断，例如，由损伤、疾病或外科手术引起的完全或部分损伤的神经末梢。在某些方面，神经末梢的一部分可以通过外科手术分开、切片、切割和/或横切成一个或多个单独的分支或束，其可以固定到组织支架的近端或远端。神经末梢的一个或多个单独的分支或束可以接触或放置在一个或多个微通道内。神经末梢(或其单独的分支或束)可以通过缝合线、粘合剂或其他已知的固定技术固定到护套的近端或远端。在一段时间内，例如，几个月后，源自神经末梢的神经组织可以沿着每个微通道的纵向轴线生长，并重新支配组织支架另一端的任何神经目标。因此，根据本教导的各个方面的组织支架利于神经组织通过多个微通道的开放中央腔从支架的第一端到相对的第二端生长。

如本领域技术人员将理解的，虽然本发明的组织支架的设计特别适合促进神经组织生长，但在替代变型中，组织支架可用于其他类型的组织生长。

在其他方面，微通道壁的表面可以涂覆有生物功能剂，以促进，例如，细胞生长、再生、分化、增殖，和/或修复。“促进”细胞生长、细胞增殖、细胞分化、细胞修复或细胞再生是指与细胞或生物体在不存在生物功能剂的情况下的过程，例如，自然地进行这样的过程相比，在存在这种生物功能剂的情况下发生的此类过程的速率或可测量结果发生可检测的增加。举例而言，如本领域技术人员所理解的，与在不存在生物功能剂的情况下的目标细胞的细胞生长或细胞计数相比，在这种生物功能剂存在的情况下促进细胞生长可以增加目标细胞的生长速率或增加目标细胞的总细胞计数。

如本文所用，“生物功能剂”是指通过增加可测量的过程结果(例如，测量用于细胞生成或细胞再生的总细胞计数，测量细胞增殖、细胞分化或细胞修复率的速率或定性结果)来促进细胞生长、细胞粘附、细胞增殖、细胞分化、细胞修复，和/或细胞再生的分子。在一些实施方式中，与不存在生物功能剂的过程的结果相比，本文公开的生物功能剂促进再生过程大于或等于约25％，可选地增加大于或等于约30％，可选地增加大于或等于约35％，可选地增加大于或等于约40％，可选地增加大于或等于约45％，可选地增加大于或等于约50％，可选地增加大于或等于约55％，可选地增加大于或等于约60％，可选地增加大于或等于约65％，可选地增加大于或等于约70％，可选地增加大于或等于约75％，可选地增加大于或等于约80％，可选地增加大于或等于约85％，可选地增加大于或等于约90％，并且在某些方面，可选地增加大于或等于约95％。

示例性的生物功能剂包括但不限于纤连蛋白、角蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白、生长因子，和/或干细胞促进因子。示例性生长因子包括脑源性神经营养因子(BDNF)、神经生长因子、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)，以及神经营养素-3(NT-3)。在一些实施方式中，生长因子是BDNF。在一些实施方式中，生长因子是神经生长因子。在一些实施方式中，生长因子是GDNF。在一些实施方式中，生长因子是NT-3。

可以在形成微通道之后引入这种生物功能剂，例如，通过将生物功能剂涂覆、注入或以其他方式结合到微通道壁的多个表面之一(例如，内表面)上。在某些方面，多孔壁的表面具有包括用于促进神经组织生长的材料的涂层，所述材料选自纤连蛋白、角蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白及其组合和等同物。在某些实施方式中，壁可以用纤连蛋白涂覆，在筛选十多种化合物后发现，纤连蛋白对形成微通道壁的生物相容性聚合物特别有利，以优化细胞和轴突的附着。

因此，与现有技术相比，本技术在受伤外周神经的外科手术修复方面取得了重大进展。这些现有装置仅包括一个开放通道(未分为单独的微通道)，其中轴突经常从线性路径发散，从而减少了到达支架远端且有助于神经修复的轴突数量。更简单的设计，如那些市售的设计，更常见的是由于轴突的错误引导而导致疼痛的神经瘤和功能改善的缺乏。此外，用于制造现有支架的材料的特性不能充分支持细胞和轴突附着。基于植入和测试水凝胶神经再生支架后的经验观察，基于水凝胶的材料没有足够的强度来制造薄(<50μm)壁支架。然而，基于计算，似乎需要壁厚小于50微米才能实现>80％的内腔容积支架，以充分支持和促进神经组织生长。因此，目前可用的基于水凝胶的材料不能提供具有足够强度和本教导的某些方面提供的有利的开放腔容积的支架。相反，本文提供的材料，例如，包括聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化明胶的混合物的水凝胶或包括聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化胶原的混合物的水凝胶，被机械设计成在体内稳定。在一些实施方式中，使用3D打印(例如，数字光处理或其他合适的方法)允许在微通道壁的打印中实现高分辨率。在一些实施方式中，结合本文提供的材料，这种高分辨率允许支架具有在体内保持稳定所需的强度。在一些实施方式中，高分辨率3D打印允许构建壁厚低至10微米的支架。

本发明的组织支架装置在提供增强神经导引的多腔设计方面具有优越性，从而增加成功再生的轴突总数。因此，此类组织支架装置可在较长的神经间隙和更近端的神经损伤中起作用，从而解决了巨大的未被满足的医疗需求。此外，根据本发明的组织支架由生物相容性且可生物降解材料(诸如，聚(乙二醇)二丙烯酸酯、甲基丙烯酸明胶、甲基丙烯酸化胶原、聚己内酯，或丙烯酸化聚己内酯)制成，它们具有优化的孔隙率和表面粗糙度，提供优异的细胞粘附水平和定向细胞生长，同时在植入后在体内表现出显著降低的炎症反应。当在体内测试时，本发明的装置具有生物相容性。

以这种方式，根据本发明的某些方面的组织支架装置能够实现以下独特特征或优点中的一个或多个：线性微通道的紧密堆积阵列模拟天然神经组织，微通道具有显著且可定制的长度；六边形微通道，以最大限度地增加护套内的通道数量；薄壁微通道，以最大化开放容积；高度开放腔容积；支架装置包括生物相容性材料；能够控制机械性能以优化强度，以最大限度地减少壁厚和作为外套管的可缝合性；能够控制支架和护套的孔隙率以防止轴突渗透，同时允许氧气和其他营养物质的渗透；能够修饰微通道表面特性以实现细胞附着；单一的一体式护套和支架构造，利于植入，使神经残端和支架壁之间能够安全并置；最后，材料和制造成本低。

从本文提供的描述中，其他适用领域将变得显而易见。本发明内容中的描述和具体实施例仅用于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。

实施例

实施例1.大鼠模型中用于神经损伤修复的多通道支架

在一些实施方式中，装置由多孔PCL制成并且包括线性微通道。整个装置的内径为1.6mm，长度为10mm，外护套的每一端都有1mm的突出部(例如，用于在受试者体内缝合到位)。为了评估这些装置对神经修复的功效，在大鼠坐骨神经模型中测试了这些装置。大鼠体内完整坐骨神经的图像显示在图12中。动物被圈养(例如，每笼2-3只)，可在美国实验动物护理认证协会批准的设施中免费获得食物和水。所有动物研究均根据NIH实验室动物护理和安全指南进行，并遵守圣地亚哥VA医疗保健系统机构动物护理和使用委员会批准的协议。

为了植入装置(n＝6)，动物被深度麻醉(例如，使用氯胺酮(25mg/mL)、甲苯噻嗪(1300mg/mL)以及乙酰丙嗪(0.25mg/mL))，然后在右侧大腿上做一个20mm长的切口。通过臀外侧肌解剖暴露右侧坐骨神经干。用显微剪刀分离神经干周围的神经外结缔组织，并切除6.0mm长的神经段。组织回缩后，将切断的神经残端进一步分离至约15mm；用生理盐水将它们保护起来并水化。使用9-0Ethicon缝合线将装置定位并附接到神经的任一端。装置被定位成避免装置和神经部位的界面处的张力。植入后，使用5-0缝合线缝合肌肉，并使用夹子闭合皮肤。抗生素和镇痛剂(例如，乳酸林格氏液中的班那敏(1mg/kg)和氨苄青霉素(0.2mg/kg)在前3天内给药，以利于外科手术后的恢复。4周后，摘取装置。用4％多聚甲醛(PFA)灌注动物，取出组织并在PFA中再固定24小时，然后在30％蔗糖中固定48小时。

4周后，预计观察结果表明装置没有退化的迹象。为了评估病变部位神经的再生，在组织切片上进行免疫标记。对组织进行处理，用于：1)轴突标记，例如，用于评估损伤部位(NF200)内外的轴突再生；和2)施万细胞(S100)。

装置的微通道通过支架的长度产生对齐的神经突生长，神经离开植入物的远端侧。与更传统的制造方法(例如，浸涂)不同，因为孔壁占据的容积减少，本文提供的装置的高度开放腔容积允许更多数量的神经元再生。因此，这种技术提供更快的神经病变愈合和更好的功能恢复。

实施例2.大鼠模型中用于神经损伤修复的多通道支架

将通过压花法制备的多通道支架植入大鼠坐骨神经的1cm长缺损处，并与自体腓肠神经移植或开管植入物进行比较。本实施例中使用的支架具有8个微通道，每个微通道的直径约为200微米。支架长1cm，外径1.7mm。植入大鼠体内的支架的实施例图像显示在图13中。植入4周后的多通道支架支持线性对齐并加速损伤部位轴突的再生。与开管治疗相比，植入后6个月的多通道支架显示出脊髓和腓肠肌之间的连接性得到改善，与自体移植物相当。此外，多通道支架支持增加的肌肉质量，与仅病变或开管治疗相比，肌肉质量增加了一倍，并且与自体移植物相当。图9B所示的多通道支架显示，与开管支架相比，在同一时间点(图9A)，大鼠(显示受伤后4周)的1cm坐骨神经间隙具有优越的轴突对齐和更快的再生速率。图10显示了脊髓运动神经元和肌肉之间改善的连通性，通过在神经修复6个月后向腓肠肌注射逆行示踪剂(霍乱毒素B)来评估。图11显示了显著改善的肌肉质量。从统计上讲，多通道支架与自体腓肠神经移植物一样有效。每组有N＝11只动物。

本文公开的具有六边形微通道的仿生支架改善了坐骨神经损伤部位的解剖学和电生理学连通性，并支持运动功能的恢复。

除非另有说明，否则在说明书和权利要求中使用的表示成分数量、特性，诸如，分子量、反应条件等的所有数字应理解为在所有情况下都被用语“约”修饰。如本文所用，用语“约”和“近似”是指在10％至15％内，优选在5％至10％内。因此，除非另有说明，否则说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可依据本发明寻求获得的所需特性而变化。至少，并不是试图将等效原则的应用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实施例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值都固有地含有某些误差，这些误差必然由在它们各自的测试测量中发现的标准偏差产生。

除非另有说明或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)使用的用语“一(a)”、“一个(an)”、“所述(the)”和类似指代应被解释为涵盖单数和复数。本文对值范围的引用仅旨在用作单独提及落入此范围内的每个单独值的速记方法。除非本文另有说明，否则每个单独的值都被并入说明书中，就好像它在本文中被单独引用一样。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法都可以任何合适的顺序进行。本文提供的任何和所有实施例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明，而不对另外要求保护的本发明的范围构成限制。说明书中的任何用语都不应被解释为表示对本发明的实践必不可少的任何未要求保护的要素。

本文公开的本发明的替代要素或实施方式的分组不应被解释为限制。组中每个部分可以单独地或以与组中的其他部分或本文中发现的其他要素的任何组合被提及和要求保护。出于方便和/或可专利性的原因，预计一个组中的一个或多个部分可能被包含在一个组中或从一个组中删除。当发生任何此类包含或删除时，本说明书被视为包含修改后的组，从而满足所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。

本文描述了本发明的某些实施方式，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。当然，在阅读上述描述后，这些描述的实施方式的变化对于本领域普通技术人员将变得显而易见。发明人期望技术人员适当地采用此类变化，并且发明人打算以不同于本文具体描述的方式来实践本发明。因此，本发明包括在适用法律允许的情况下所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同内容。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述要素的所有可能变化形式的任何组合。

在使用由语言组成或基本上由语言组成的权利要求中，本文公开的具体实施方式可以进一步受到限制。当在权利要求中使用时，无论是提交的还是根据修改添加的，过渡词“由……组成”都排除权利要求中未指定的任何要素、步骤或成分。过渡词“基本上由……组成”将权利要求的范围限制为特定的材料或步骤，以及那些不会对基本和新颖特征产生实质性影响的材料或步骤。所要求保护的本发明的实施方式在本文中被固有地或明确地描述和实现。

此外，在本说明书中，大量引用了专利和印刷出版物。上文引用的每一篇参考文献和印刷出版物都单独地通过引用整体并入本文。

当一个部件、元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“接合到”、“连接到”或“耦接到”另一个元件或层时，它可以直接在另一部件、元件或层上，接合、连接或耦接到其他部件、元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述要素之间关系的其他词应该以类似的方式解释(例如，“介于…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，用语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。

虽然用语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或部分，但除非另有说明，否则这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部分应该不受这些用语的限制。这些用语可能仅用于将一个步骤、元件、部件、区域、层或部分与另一步骤、元件、部件、区域、层或部分区分开来。除非上下文明确指出，否则本文使用的用语，诸如，“第一”、“第二”，和其他数字用语不暗示次序或顺序。因此，在不脱离示例性实施方式的教导的情况下，下文讨论的第一步骤、元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二步骤、元件、部件、区域、层或部分。

空间或时间上的相对用语，诸如，“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“下方”、“之下”、“下面”、“上方”、“上面”等，在本文中，为了便于描述，可用于描述一个要素或特征与图中所示的另一个要素或特征之间的关系。除了图中描绘的取向之外，空间或时间上的相对用语可旨在涵盖使用或操作中的装置或系统的不同取向。

在本发明中，数值表示近似量度或对范围的限制，以涵盖与给定值和具有大约所提及值的实施方式以及恰好具有所提及值的那些实施方式的微小偏差。除了在具体实施方式末尾提供的工作实施例中，本说明书包括所附权利要求中的参数(例如，数量或条件)的所有数值，应理解为在所有情况下都被用语“约”修饰，无论“约”是否实际出现在数值之前。“约”表示所述数值允许有一些轻微的不精确(对值的精确性采取某种接近；近似或合理地接近此值；几乎)。如果“约”所提供的不精确性在本领域中不被理解为具有此普通含义，则本文所用的“约”至少表示可能由测量和使用此类参数的普通方法产生的变化。例如，“约”可包括小于或等于5％，可选地小于或等于4％，可选地小于或等于3％，可选地小于或等于2％，可选地小于或等于1％，可选地小于或等于0.5％的变化，并且在某些方面，可选地小于或等于0.1％。

此外，范围的公开包括公开所有值和在整个范围内进一步划分的范围，包括为范围给定的端点和子范围。

最后，应当理解，本文公开的本发明的实施方式是对本发明原理的说明。可以采用的其他修改在本发明的范围内。因此，作为实施例而非限制，可以根据本文的教导使用本发明的替代配置。因此，本发明不限于所示和所述的精确内容。

编号实施方式

以下实施方式叙述了本文公开的特征的组合的非限制性排列。还设想了特征组合的其他排列。特别地，这些编号的实施方式中的每一个都被设想为依赖于或涉及每个先前或随后编号的实施方式，而与所列出的它们的顺序无关。

实施方式1.一种神经修复支架，其包括：具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长；和位于所述近端的第一突出部和位于所述远端的第二突出部，其中所述第一突出部和所述第二突出部被配置为用于缝合神经组织。

实施方式2.根据实施方式1所述的神经修复支架，其中所述微通道的形状为六边形、圆形、三角形、矩形、正方形、五边形、七边形、八边形、九边形、十边形、椭圆形，或梯形。

实施方式3.根据实施方式2所述的神经修复支架，其中所述微通道的形状为六边形。

实施方式4.根据实施方式2所述的神经修复支架，其中所述微通道的形状为圆形。

实施方式5.根据实施方式1-4中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架包括约7至约200个微通道。

实施方式6.根据实施方式5所述的神经修复支架，其中所述支架包括5-15个微通道。

实施方式7.根据实施方式1-6中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道密度为约10至约300个微通道/mm²。

实施方式8.根据实施方式1-7中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的长度为约0.5cm至约15cm。

实施方式9.根据实施方式1-8中任一项所述的神经修复支架，其中所述外径为约1.5mm至约10mm。

实施方式10.根据实施方式1-9中任一项所述的神经修复支架，其中每个微通道的内径为约150μm至约250μm。

实施方式11.根据实施方式1-10中任一项所述的神经修复支架，其中每个微通道的壁厚为约10μm至约60μm。

实施方式12.根据实施方式1-11中任一项所述的神经修复支架，其中每个微通道的尺寸相同。

实施方式13.根据实施方式1-12中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架包括不同尺寸的微通道。

实施方式14.根据实施方式1-13中任一项所述的神经修复支架，其中所述第一突出部和所述第二突出部的长度独立地为约0.1mm至约3mm。

实施方式15.根据实施方式1-14中任一项所述的神经修复支架，其中所述第一突出部和所述第二突出部的厚度独立地为约0.1mm至约3mm。

实施方式16.根据实施方式1-15中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由选自聚(乙二醇)二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯化明胶、甲基丙烯酸酯化胶原、聚己内酯、丙烯酸化聚己内酯或其任何组合的生物相容性材料形成。

实施方式17.根据实施方式16所述的神经修复支架，其中聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均分子量为约Mn 500至约Mn 1000。

实施方式18.根据实施方式17所述的神经修复支架，其中聚(乙二醇)二丙烯酸酯的平均尺寸为约Mn 700。

实施方式19.根据实施方式16-18中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由包括聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化明胶的混合物形成。

实施方式20.根据实施方式19所述的神经修复支架，其中所述支架由约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约1-7％的甲基丙烯酸化明胶制备。

实施方式21.根据实施方式19所述的神经修复支架，其中所述支架中聚(乙二醇)二丙烯酸酯与甲基丙烯酸化明胶的比例为约25:1至约3:1。

实施方式22.根据实施方式16-18中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由包括聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化胶原的混合物形成。

实施方式23.根据实施方式22所述的神经修复支架，其中所述支架由约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约2-10mg/ml的甲基丙烯酸化明胶制备。

实施方式24.根据实施方式22所述的神经修复支架，其中所述支架中聚(乙二醇)二丙烯酸酯与甲基丙烯酸化明胶的比例为约125:1至约25:1(w/w)。

实施方式25.根据实施方式1-24中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架还包括生物功能剂。

实施方式26.根据实施方式25所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂涂覆在微通道壁上或结合到微通道壁中。

实施方式27.根据实施方式25或26所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂包括纤连蛋白、胶原蛋白、层粘连蛋白、角蛋白、生长因子，或干细胞促进因子。

实施方式28.根据实施方式27所述的神经修复支架，其中所述生长因子是脑源性神经营养因子、神经生长因子、胶质细胞源性神经营养因子，或神经营养素-3。

实施方式29.根据实施方式1-28中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架进一步填充有细胞。

实施方式30.根据实施方式29所述的神经修复支架，其中所述细胞是干细胞或施万细胞。

实施方式31.根据实施方式1-30中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架包括大于或等于约70％的开放容积。

实施方式32.根据实施方式1-31中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架是3D打印的。

实施方式33.一种神经修复支架，包括：具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长，并且其中所述微通道壁中的至少一个包括结合到所述微通道壁中的生物功能剂。

实施方式34.根据实施方式33所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂促进细胞生长、再生、分化、增殖、修复或其任何组合。

实施方式35.根据实施方式33或34所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂包括纤连蛋白、角蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白、生长因子，或干细胞促进因子。

实施方式36.根据实施方式33-35中任一项所述的神经修复支架，其中所述生长因子是脑源性神经营养因子、神经生长因子、胶质细胞源性神经营养因子或神经营养素-3，或其任何组合。

实施方式37.根据实施方式33-36中任一项所述的神经修复支架，还包括位于所述近端的第一突出部和位于所述远端的第二突出部，其中所述第一突出部和所述第二突出部被配置为用于缝合神经组织。

实施方式38.根据实施方式33-37中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架进一步填充有细胞。

实施方式39.根据实施方式33-38中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道中的每一个具有约200μm至约500μm的开口直径。

实施方式40.根据实施方式33-39中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道密度为约10至约30个微通道/mm²。

实施方式41.根据实施方式33-40中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由约20-30％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约1-7％的甲基丙烯酸化明胶制备。

实施方式42.根据实施方式33-41中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架中聚(乙二醇)二丙烯酸酯与甲基丙烯酸化明胶的比例为约25:1至约3:1。

实施方式43.根据实施方式33-40中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约2-10mg/mL的甲基丙烯酸化胶原制备。

实施方式44.根据实施方式33-40中任一项或43所述的神经修复支架，其中所述支架中聚(乙二醇)二丙烯酸酯与甲基丙烯酸化胶原的比例为约125:1至约25:1。

实施方式45.根据实施方式33-44中任一项所述的神经修复支架，其中所述多个微通道包括约7至约200个微通道。

实施方式46.根据实施方式33-45中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道壁具有大于或等于约10μm至小于或等于约60μm的厚度。

实施方式47.根据实施方式33-46中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的长度为0.5mm至15cm。

实施方式48.根据实施方式33-47中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的长度为5cm至10cm。

实施方式49.根据实施方式33-48中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架包括大于或等于约70％的开放容积。

实施方式50.根据实施方式33-49中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架是3D打印的。

实施方式51.一种神经修复支架，其包括：具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长；位于所述近端的第一突出部和位于所述远端的第二突出部，其中所述第一突出部和所述第二突出部被配置为用于缝合神经组织；其中所述支架还包括生物功能剂；其中所述微通道中的每一个具有约200μm至约350μm的开口直径；并且其中所述支架由约15％至约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约1-7％的甲基丙烯酸化明胶制备。

实施方式52.根据实施方式51所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂被结合到至少一个微通道壁中。

实施方式53.根据实施方式51所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂涂覆在微通道壁上。

实施方式54.根据实施方式51-53中任一项所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂包括纤连蛋白、角蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白、生长因子，或干细胞促进因子。

实施方式55.根据实施方式51-54中任一项所述的神经修复支架，其中所述生长因子是脑源性神经营养因子、神经生长因子、胶质细胞源性神经营养因子或神经营养素-3，或其任何组合。

实施方式56.根据实施方式51-55中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的外径为约1.5mm至约10mm。

实施方式57.根据实施方式51-56中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的长度为0.5mm至10cm。

实施方式58.根据实施方式51-57中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的长度为5cm至15cm。

实施方式59.根据实施方式51-58中任一项所述的神经修复支架，其中所述多个微通道包括约7至约200个微通道。

实施方式60.根据实施方式51-59中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道为六边形或圆形，或其组合。

实施方式61.根据实施方式51-60中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道密度为约10至约30个微通道/mm²。

实施方式62.根据实施方式51-61中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架包括大于或等于约80％的开放容积。

实施方式63.根据实施方式51-62中任一项所述的神经修复支架，其中所述突出部的长度为约0.1mm至约3mm。

实施方式64.根据实施方式51-63中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道壁具有大于或等于约10μm至小于或等于约50μm的厚度。

实施方式65.根据实施方式51-64中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道填充有干细胞或施万细胞。

实施方式66.根据实施方式51-65中任一项所述的神经修复支架，其中所述神经修复支架是3D打印的。

实施方式67.一种恢复神经功能的方法，包括将根据实施方式1-66中任一项所述的神经修复支架植入有需要的受试者的神经损伤部位，从而使整个所述损伤部位的神经功能得以恢复。

实施方式68.根据实施方式67所述的方法，其中所述神经是外周神经。

实施方式69.根据实施方式67或68所述的方法，其中所述神经完全或部分发生病变。

实施方式70.根据实施方式67-69中任一项所述的方法，其中所述神经损伤是由身体损伤、疾病或外科手术引起的。

实施方式71.根据实施方式67-70中任一项所述的方法，其中所述神经损伤部位包括约0.5mm至约10cm的神经末梢之间的间隙。

实施方式72.根据实施方式67-71中任一项所述的方法，其中所述神经损伤部位包括约5cm至约10cm的神经末梢之间的间隙。

实施方式73.根据实施方式67-72中任一项所述的方法，其中植入所述神经修复支架包括将神经末梢缝合到所述神经修复支架的所述近端和远端。

Claims (33)

1.一种神经修复支架，所述神经修复支架包括：

具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长；和

位于所述近端的第一突出部和位于所述远端的第二突出部，其中所述第一突出部和所述第二突出部被配置为用于缝合神经组织。

2.根据权利要求1所述的神经修复支架，其中所述微通道的形状为六边形、圆形、三角形、矩形、正方形、五边形、七边形、八边形、九边形、十边形、椭圆形，或梯形。

3.根据权利要求1或2所述的神经修复支架，其中所述支架包括约7至约200个微通道。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的长度为约0.5cm至约15cm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的神经修复支架，其中所述外径为约1.5mm至约10mm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的神经修复支架，其中每个微通道的内径为约150μm至约250μm。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的神经修复支架，其中每个微通道的壁厚为约10μm至约60μm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由可生物降解材料形成，所述可生物降解材料选自聚(乙二醇)二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯化明胶、甲基丙烯酸酯化胶原、聚己内酯、和丙烯酸化聚己内酯或其任何组合。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由包括聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化明胶的混合物形成。

10.根据权利要求9所述的神经修复支架，其中所述支架由约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约1-7％的甲基丙烯酸化明胶制备。

11.根据权利要求8所述的神经修复支架，其中所述支架由包括聚(乙二醇)二丙烯酸酯和甲基丙烯酸化胶原的混合物形成。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架还包括生物功能剂。

13.根据权利要求12所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂包括纤连蛋白、胶原蛋白、层粘连蛋白、角蛋白、生长因子，或干细胞促进因子。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架包括大于或等于约70％的开放容积。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架是3D打印的。

16.一种神经修复支架，包括：

具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长，并且

其中所述微通道壁中的至少一个包括结合到所述微通道壁中的生物功能剂。

17.根据权利要求16所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂包括纤连蛋白、角蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白、生长因子，或干细胞促进因子。

18.根据权利要求17所述的神经修复支架，其中所述生长因子是脑源性神经营养因子、神经生长因子、胶质细胞源性神经营养因子或神经营养素-3，或其任何组合。

19.根据权利要求16-18中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道中的每一个具有约200μm至约500μm的开口直径。

20.根据权利要求16-19中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由约20％至约30％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约1-7％的甲基丙烯酸化明胶制备。

21.根据权利要求16-20中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架由约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约2-10mg/mL的甲基丙烯酸化胶原制备。

22.根据权利要求16-21中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的长度为0.5mm至15cm。

23.根据权利要求16-22中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架包括大于或等于约70％的开放容积。

24.根据权利要求16-23中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架是3D打印的。

25.一种神经修复支架，包括：

具有近端和远端的护套，所述护套容置从所述近端到所述远端穿过所述护套的多个微通道，其中所述微通道被配置为允许神经组织生长；

位于所述近端的第一突出部和位于所述远端的第二突出部，其中所述第一突出部和所述第二突出部被配置为用于缝合神经组织；

其中所述支架还包括生物功能剂；

其中所述微通道中的每一个具有约200μm至约350μm的开口直径；并且

其中所述支架由约15％至约25％的聚(乙二醇)二丙烯酸酯和约1-7％的甲基丙烯酸化明胶制备。

26.根据权利要求25所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂被结合到至少一个微通道壁中。

27.根据权利要求25或26所述的神经修复支架，其中所述生物功能剂包括纤连蛋白、角蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白、生长因子，或干细胞促进因子。

28.根据权利要求25-27中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架的长度为0.5mm至15cm。

29.根据权利要求25-28中任一项所述的神经修复支架，其中所述微通道为六边形或圆形，或其组合。

30.根据权利要求25-29中任一项所述的神经修复支架，其中所述支架包括大于或等于约70％的开放容积。

31.根据权利要求25-30中任一项所述的神经修复支架，其中所述神经修复支架是3D打印的。

32.一种恢复神经功能的方法，所述方法包括将根据权利要求1-31中任一项所述的神经修复支架植入有需要的受试者的神经损伤部位，从而使整个所述损伤部位的神经功能得以恢复。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述神经是外周神经。

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