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一种用于神经损伤修复的胶原纤维复合膜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于神经损伤修复的胶原纤维复合膜，包括：抗粘连层、与抗粘连层化学交联的弹性连接层以及与弹性连接层化学交联的促再生层；其中，抗粘连层与促再生层能够沿轴向方向在其长度的20％之内发生相对滑动。本发明的胶原纤维复合膜被弹性连接层分隔为抗粘连层和促再生层，由I型胶原经模具浇筑制得的抗粘连层表面光滑，难以被细胞附着，故能够防止异常激活的成纤维细胞沉积成粘连带；由I型胶原经静电纺丝制得的促再生层具有轴向取向，神经的支持细胞能够贴附于纳米纤维结构进行轴向再生；抗粘连层与促再生层之间的相对滑动能够避免神经牵扯引起的异常痛感。

Description

一种用于神经损伤修复的胶原纤维复合膜
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于神经损伤修复的胶原纤维复合膜。
背景技术
围神经损伤可导致患者肢体运动与感觉功能障碍，目前临床常用的治疗手段为自体神经移植与神经导管桥接。然而，神经再生速度过慢及植入物粘连严重影响了预后。神经再生速度过慢可导致靶器官失神经支配过长，从而发生不可逆萎缩甚至纤维化，从而导致终生残疾。在肢体进行正常活动时，周围神经会在原有腔隙中自由滑动，而在周围神经损伤后，局部炎症因子积聚，可导致损伤周围成纤维细胞异常激活，造成神经粘连。此现象也是导致自体神经移植手术或神经支架桥接术后患者生活质量不佳的重要原因之一，因为神经粘连会导致原本可以随着肢体活动自由活动的神经粘连在固定部位，从而在患者肢体活动时导致神经牵扯痛，严重的神经粘连甚至可能导致神经卡压，从而使得神经肿胀，患肢运动功能受限，出现慢性疼痛。
因此，亟需一种用于神经损伤修复的胶原纤维复合膜。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种用于神经损伤修复的胶原纤维复合膜。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本发明的第一方面是提供一种用于神经损伤修复的胶原纤维复合膜，包括：抗粘连层、与所述抗粘连层化学交联的弹性连接层以及与所述弹性连接层化学交联的促再生层；其中，
所述抗粘连层与所述促再生层能够沿轴向方向在其长度的20％之内发生相对滑动。
优选地，所述抗粘连层由I型胶原经模具浇筑制得。
优选地，所述弹性连接层由甲基丙烯酸酰化明胶经模具浇筑制得。
优选地，所述促再生层为由I型胶原经静电纺丝制得的轴向取向层。
优选地，所述抗粘连层与所述弹性连接层之间由盐酸多巴胺化学交联。
优选地，所述弹性连接层与所述促再生层之间由盐酸多巴胺化学交联。
本发明的第二方面是提供一种如前所述胶原纤维复合膜在制备神经损伤修复产品中的应用。
优选地，所述神经损伤修复产品为神经鞘管，所述抗粘连层为所述神经鞘管的外管，所述促再生层为所述神经鞘管的内管。
优选地，所述神经损伤修复产品为屏障膜，所述抗粘连层为所述屏障膜的外层，所述促再生层为所述屏障膜的内层。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的胶原纤维复合膜被弹性连接层分隔为抗粘连层和促再生层，由I型胶原经模具浇筑制得的抗粘连层表面光滑，难以被细胞附着，故能够防止异常激活的成纤维细胞沉积成粘连带；由I型胶原经静电纺丝制得的促再生层具有轴向取向，神经的支持细胞(例如：施旺细胞和血管内皮细胞)能够贴附于纳米纤维结构进行轴向再生；抗粘连层与促再生层之间的相对滑动能够避免神经牵扯引起的异常痛感；且针对神经断裂伤与神经非断裂伤，本发明分别针对性地提供神经鞘管与屏障膜，匹配临床周围神经损伤的不同情况。
附图说明
图1为本发明中神经鞘管的结构示意图；
图2为本发明中屏障膜的结构示意图；
图3为本发明中促再生层的轴向取向结构示意图；
图4为本发明中神经鞘管的细胞实验图；
图5-6为本发明中神经鞘管的动物实验图；
其中，附图标记包括：
抗粘连层1；弹性连接层2；促再生层3；神经鞘管4a；屏障膜4b。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种用于神经损伤修复的神经鞘管4a，包括：
抗粘连层1(即外管)，所述抗粘连层1由I型胶原(Sigma Aldrich公司，C3867，下同)经模具浇筑制得；
弹性连接层2，所述弹性连接层2由甲基丙烯酸酰化明胶(Aladdin公司，M299511，下同)经模具浇筑制得，所述弹性连接层2与所述抗粘连层1之间由盐酸多巴胺化学交联；
以及促再生层3(即内管)，所述促再生层3为由I型胶原经静电纺丝制得的轴向取向层，所述促再生层3与所述弹性连接层2之间由盐酸多巴胺(MACKLIN公司，D806618，下同)化学交联，所述促再生层3与所述抗粘连层1能够沿轴向方向在其长度的20％之内发生相对滑动。
作为一个优选的实施方式，所述促再生层3轴向取向的纤维平均直径为5μm。
本实施例还提供一种如前所述神经鞘管4a的制备方法，步骤包括：
采用不同直径的柱状模具对静电纺丝制得的纳米级胶原纤维进行接收，以制得轴向取向的促再生层3(如图3所示)；采用不同直径的柱状模具通过直接涂抹干燥法以制得抗粘连层1以及弹性连接层2；
于抗粘连层1的内侧壁、弹性连接层2的内外侧壁以及促再生层3的外侧壁上涂覆盐酸多巴胺，以化学交联抗粘连层1与弹性连接层2以及弹性连接层2与促再生层3。
本实施例再提供一种如前所述神经鞘管4a在神经损伤修复中的应用，包括：
在神经损伤处修复前，将神经鞘管4a套设于神经节段之上，随后行自体神经移植术或鞘管桥接术，随后将神经鞘管4a移位至覆盖神经修补部位。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种用于神经损伤修复的屏障膜4b，包括：
抗粘连层1(即外层)，所述抗粘连层1由I型胶原经模具浇筑制得；
弹性连接层2，所述弹性连接层2由甲基丙烯酸酰化明胶经模具浇筑制得，所述弹性连接层2与所述抗粘连层1之间由盐酸多巴胺化学交联；
以及促再生层3(即内层)，所述促再生层3为由I型胶原经静电纺丝制得的轴向取向层，所述促再生层3与所述弹性连接层2之间由盐酸多巴胺化学交联，所述促再生层3与所述抗粘连层1能够沿轴向方向在其长度的20％之内发生相对滑动。
本实施例的制备步骤与实施例1相似，此处不再赘述。
本实施例再提供一种如前所述屏障膜4b在神经损伤修复中的应用，包括：
将第三多孔结构3的内侧面朝向损伤神经处进行包覆，采用缝线固定即可。
实施例3
本实施例提供一种细胞实验及其结果，如图4所示，图4a为原代周围神经成纤维细胞在抗粘连层表面和促再生层表面的免疫荧光染色(蓝色代表细胞核，绿色代表α-SMA，一种成纤维细胞激活标志物，红色代表Col I(胶原I)，胶原I由成激活纤维细胞分泌从而构成瘢痕)，由统计图(MFI为平均荧光强度mean fluorescent intensity的缩写)可看出，培养在抗粘连层表面的周围神经原代成纤维细胞展现出更少的α-SMA与胶原I表达，说明抗粘连层表面更有利于阻止成纤维细胞激活与瘢痕形成；图4b为施旺细胞(周围神经中的胶质细胞，是促进周围神经再生的重要支持细胞)在抗粘连层表面和促再生层表面的免疫荧光染色(蓝色代表细胞核，绿色代表f actin，f actin是细胞骨架，可表征细胞贴附情况，PH3为细胞增殖指标，可以表征细胞的增殖情况)，由统计图可以看出，培养在促再生层表面的施旺细胞展现出更高的f actin与PH3表达，表示促再生层更利于施旺细胞贴附与增殖，从而体现其促周围神经再生的功能；图4c为使用western blot实验进一步认证上述结果，当培养在抗粘连层表面上时，原代周围神经成纤维细胞的α-SMA与Col I表达下降；而当培养在促再生层表面上时，施旺细胞的N-Cad(全称为N-Cadherin，细胞粘附指标)与Ki-67(细胞增殖指标)表达上升；上述实验使用GAPDH为内参，以进行蛋白表达变化的相对定量。
实施例4
本实施例提供一种动物实验及其结果，如图5所示，Smooth代表内外表面均为抗粘连层，Fibrosis代表外表面为抗粘连层，内表面为促再生层。本实验使用SD大鼠坐骨神经缺损1cm模型以验证本申请的有效性，取材时间点为植入后4月；图5a为植入物中再生周围神经的透射电镜图，以展示周围神经的轴突与髓鞘结构；图5b为统计图显示内表面为促再生层的设计可以提高周围神经轴突的直径，从而促进周围神经微观结构的重建(Avg.为average的缩写)；图5c为统计图显示内表面为促再生层的设计可以提高周围神经髓鞘的厚度，从而达到更好的治疗效果。图5d为损伤神经支配的腓肠肌的病理学检测结果。图5e为使用内表面为促再生层的设计支架治疗的大鼠的腓肠肌直径更大，表示内表面为促再生层的设计可以减轻神经损伤后的腓肠肌萎缩。图5f为使用内表面为促再生层的设计支架治疗的大鼠的腓肠肌纤维化率更小，表示内表面为促再生层的设计可以减轻神经损伤导致的腓肠肌纤维化。图5g为使用内表面为促再生层的设计支架治疗的大鼠的腓肠肌的平均肌纤维面积更大，表示内表面为促再生层的设计可以提升神经损伤的肌肉功能恢复。上述实验证明了内表面为促再生层的设计可促进周围神经再生，展示了本申请的合理性。
本实施例还提供另一种动物实验及其结果，如图6所示Smooth代表内外表面均为抗粘连层，Fibrosis代表内外表面均为促再生层。本实验使用SD大鼠坐骨神经缺损1cm模型以验证本申请的有效性，取材时间点为植入后4月；图6a为神经支架外表面的病理切片染色图；图6b为统计分析显示抗粘连层的设计可以显著减少神经植入物表面的纤维层厚度，从而达到抗纤维化，抗瘢痕形成的效果，证明了本申请的合理性。
综上所述，本发明的胶原纤维复合膜被弹性连接层分隔为抗粘连层和促再生层，由I型胶原经模具浇筑制得的抗粘连层表面光滑，难以被细胞附着，故能够防止异常激活的成纤维细胞沉积成粘连带；由I型胶原经静电纺丝制得的促再生层具有轴向取向，神经的支持细胞(例如：施旺细胞和血管内皮细胞)能够贴附于纳米纤维结构进行轴向再生；抗粘连层与促再生层之间的相对滑动能够避免神经牵扯引起的异常痛感；且针对神经断裂伤与神经非断裂伤，本发明分别针对性地提供神经鞘管与屏障膜，匹配临床周围神经损伤的不同情况。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于神经损伤修复的胶原纤维复合膜，其特征在于，包括：抗粘连层（1）、与所述抗粘连层（1）化学交联的弹性连接层（2）以及与所述弹性连接层（2）化学交联的促再生层（3）；其中，
所述抗粘连层（1）与所述促再生层（3）能够沿轴向方向在其长度的20%之内发生相对滑动；
所述抗粘连层（1）由I型胶原经模具浇筑制得；
所述弹性连接层（2）由甲基丙烯酸酰化明胶经模具浇筑制得；
所述促再生层（3）为由I型胶原经静电纺丝制得的轴向取向层。
2.根据权利要求1所述的胶原纤维复合膜，其特征在于，所述抗粘连层（1）与所述弹性连接层（2）之间由盐酸多巴胺化学交联。
3.根据权利要求1所述的胶原纤维复合膜，其特征在于，所述弹性连接层（2）与所述促再生层（3）之间由盐酸多巴胺化学交联。
4.一种如权利要求1-3任一项所述胶原纤维复合膜在制备神经损伤修复产品中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述神经损伤修复产品为神经鞘管（4a），所述抗粘连层（1）为所述神经鞘管（4a）的外管，所述促再生层（3）为所述神经鞘管（4a）的内管。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述神经损伤修复产品为屏障膜（4b），所述抗粘连层（1）为所述屏障膜（4b）的外层，所述促再生层（3）为所述屏障膜（4b）的内层。
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