CN116510087B - 一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法 - Google Patents
一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116510087B CN116510087B CN202310515557.8A CN202310515557A CN116510087B CN 116510087 B CN116510087 B CN 116510087B CN 202310515557 A CN202310515557 A CN 202310515557A CN 116510087 B CN116510087 B CN 116510087B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nerve
- dnecm
- pcl
- nerve graft
- inner core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 title claims abstract description 82
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims abstract description 41
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims abstract description 33
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 claims abstract description 24
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 claims abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 14
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims abstract description 14
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 19
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 13
- BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)C(F)(F)F BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 12
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 abstract description 6
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 6
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 abstract description 5
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 abstract description 5
- 210000004969 inflammatory cell Anatomy 0.000 abstract description 3
- 230000023105 myelination Effects 0.000 abstract description 3
- 208000031737 Tissue Adhesions Diseases 0.000 abstract description 2
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 abstract description 2
- 230000004709 cell invasion Effects 0.000 abstract 1
- 238000001215 fluorescent labelling Methods 0.000 abstract 1
- -1 soaked and precooled Chemical compound 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 8
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 8
- 210000000578 peripheral nerve Anatomy 0.000 description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 5
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 230000003376 axonal effect Effects 0.000 description 2
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 2
- 210000000944 nerve tissue Anatomy 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 210000003497 sciatic nerve Anatomy 0.000 description 2
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 2
- 208000005623 Carcinogenesis Diseases 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 206010064571 Gene mutation Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 108010025020 Nerve Growth Factor Proteins 0.000 description 1
- 102000007072 Nerve Growth Factors Human genes 0.000 description 1
- 208000028389 Nerve injury Diseases 0.000 description 1
- 208000005890 Neuroma Diseases 0.000 description 1
- 208000010886 Peripheral nerve injury Diseases 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 208000031320 Teratogenesis Diseases 0.000 description 1
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003872 anastomosis Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036952 cancer formation Effects 0.000 description 1
- 231100000504 carcinogenesis Toxicity 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000003399 chemotactic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000008764 nerve damage Effects 0.000 description 1
- 210000001640 nerve ending Anatomy 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000002271 resection Methods 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
- A61L27/3633—Extracellular matrix [ECM]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/48—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with macromolecular fillers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/20—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials
- A61L2300/30—Compounds of undetermined constitution extracted from natural sources, e.g. Aloe Vera
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/32—Materials or treatment for tissue regeneration for nerve reconstruction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Botany (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法，包括：基于荧光标记三维建模获得神经参数后，通过3D打印得到蔗糖模板；该模板置于聚己内酯和脱细胞基质混合溶液中，多次浸没、取出挥发溶剂后，在去离子水中浸泡，冷冻干燥，得到PCL/dnECM中空“鞘管”；该“鞘管”置于脱细胞基质、丝素蛋白和透明质酸混合溶液中，浸泡预冷，定向冷冻后，去除冰晶。该方法可实现个性化定制特殊形状仿生型神经移植物，用于多分支神经缺损修复；所获得的神经移植物不仅具有防止纤维组织黏附和炎症细胞入侵功能的外鞘；而且轴向排列多孔片层状结构的“内芯”引导神经细胞髓鞘化和促进轴突定向生长，实现受损神经功能的修复。
Description
技术领域
本发明属于医用生物材料领域，特别涉及一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法。
背景技术
周围神经损伤是急诊与骨科常见病症，原因包括高能量创伤、肿瘤切除术后和慢性系统性疾病等。根据Seddon分型标准(按损伤严重程度)，可分为神经失用、轴突断伤和神经断伤。对于较小的损伤，在无较大张力情况下目前临床上多采用“端-端吻合”；而对于严重神经缺损(成年人缺损5mm以上)，自体神经移植仍然是金标准，但这种治疗措施存在供体受限、尺寸失配及供区损害等重要缺陷，且远期随访发现患者治疗后功能恢复十分有限，极大地限制了其临床广泛应用。随着生命科学领域的理论拓展和组织工程技术的进步，神经导管桥接法在临床治疗中的作用被不断提高。各种功能化神经导管通过高效模仿周围神经组织的结构、功能，有望替代自体神经移植，成为临床上治疗首选。
目前国内外神经导管市场上不乏一些改进型设计，不仅可桥接神经断端，为周围神经再生提供了一定的力学支撑，还能通过辅助物质交换或添加诱导性生物活性因子，引导轴突向远端延伸，实现周围神经定向再生。然而，这些发明设计主要是从基本的神经适配性、生物相容性和周围神经再生生理方面进行考量，形成的临床产品存在治疗效果不确切和体内降解快等不足。此外，添加生物活性因子存在诱发基因突变、致瘤致畸等风险。相比而言，物理刺激调控效果确切稳定、作用持续且体内应用安全，发挥功能的同时能够避免生物化学制剂的不足，具有更广阔的应用前景。在众多物理干预因素中，通过模仿周围神经的取向性结构对神经移植物赋予拓扑微结构(即仿生理念)广受关注，其中轴向取向微纳结构已被证实具有趋化轴突定向生长的作用，对周围神经长距离缺损意义重大。
大量研究工作表明，具有定向微观结构的神经组织工程支架，能够诱导神经细胞的定向排列和生长。目前已报道的仿生型神经导管大多基于单一定向微结构导管结构负载干细胞、神经生长因子等活性物质，模拟天然神经组织微环境。然而，这类神经导管通常只具备轴向单一微通道结构，无法满足特殊形态神经缺损的修复。此外既往神经导管产品或实验研究多采用静电纺丝技术或增材制造来构建中空神经导管，管壁取向排列的纤维可以诱导细胞轴向迁移，纤维表面微纳级沟槽等拓扑结构可以增加细胞在导管内表面的粘附面积，旨在早期建立并维持再生微环境。然而，该结构意味着再生神经外表面将有更多的纤维组织黏附与包裹，在神经修复过程中形成阻碍，甚至引发神经瘤，为神经高质量再生造成困难。因此，缺乏具有内外差异化界面的神经导管使神经难以按需重建，是当前神经修复市场上一个巨大难题。
现有技术中已有神经导管(CN202211389588.5一种具有取向微通道的神经移植物及其制备方法；CN202211212723.9一种胶原纤维定向排列的卷轴型神经导管及其制备方法和应用；CN201810660151.8一种多通道周围神经导管及其制备方法；CN201511003594.2一种人工神经支架及其制备方法与应用)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法，以克服现有技术中神经移植物缺乏内外差异化界面以及难以实现个性化神经修复的缺陷。
本发明提供一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法，包括以下步骤：
(1)基于荧光标记利用三维建模软件构建神经移植物模型，将蔗糖加入生物3D打印机，采用熔融挤出模式3D打印，得到神经移植物糖模板；
(2)将聚己内酯PCL和脱细胞基质dnECM溶于溶剂中，搅拌，得到PCL/dnECM混合溶液，将步骤(1)中神经移植物糖模板置于该混合溶液中，多次浸没、取出挥发溶剂，然后在去离子水中浸泡，取出后冷冻干燥，得到PCL/dnECM中空“鞘管”；
(3)将脱细胞基质dnECM、丝素蛋白SF和透明质酸HA溶于溶剂中，得到HA/dnECM/SF混合溶液，将步骤(2)中PCL/dnECM中空“鞘管”竖直放置于该混合溶液中，浸泡，预冷，定向冷冻后，通过冷冻干燥或室温融化去除冰晶，得到差异化界面“内芯外鞘”神经移植物。
优选地，所述步骤(1)中熔融挤出模式3D打印的工艺参数为：在155-170℃下预加热0.8-1.5h，降温至140-150℃时打印，设定打印针头到底板的高度为1-3mm，交差角度为-15°-+75°，线条间距为0.5-3mm，线高为0.5-1mm，打印针头内径为线高的1.2-2.4倍，打印速度为2-3mm/s，挤料速度为3-5μm/s。
优选地，所述步骤(2)中PCL的分子量为60000-90000；PCL和dnECM的质量比为2-6:1。
优选地，所述步骤(2)中PCL/dnECM混合溶液浓度为3-10％w/v。
优选地，所述步骤(2)中溶剂包括六氟异丙醇HFIP。
优选地，所述步骤(2)中多次浸没、取出挥发溶剂次数为5-8次。
优选地，每次浸没时间为10-15s。
优选地，每次溶剂挥发时间不少于5min。
优选地，所述步骤(2)中在去离子水中浸泡时间为2-3h，期间每隔30min更换一次去离子水。
优选地，所述步骤(3)中dnECM、SF和HA的质量比为1:1.8-2.5:1.8-2.5。
优选地，所述步骤(3)中HA/dnECM/SF混合溶液浓度为2 -8％w/v。
优选地，所述步骤(3)中溶剂为去离子水。
优选地，所述步骤(3)中浸泡和预冷总时间为2-4h。
优选地，所述步骤(3)中浸泡温度为2-8℃。
优选地，所述步骤(3)中预冷温度为-5-1℃。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到具有差异化界面“内芯外鞘”神经移植物。
本发明还提供一种上述具有差异化界面“内芯外鞘”神经移植物在医用生物材料中的应用。
本发明选用蔗糖为打印墨水的原因有二，一是因为蔗糖在熔融状态下流动性、可加工性和成型性良好，二是蔗糖可以快速溶于水中，是良好的牺牲模板。
本发明神经移植物“内芯”由生物相容性优异的透明质酸/脱细胞基质/丝素蛋白(HA/dnECM/SF)组成，并沿着由聚己内酯/脱细胞基质(PCL/dnECM)组成的“外鞘”定向轴向排列。通过3D打印技术结合相分离倒模法，个性化定制特殊形状仿生神经导管，用于多分支神经缺损修复。基于荧光标记三维数字建模，蔗糖作为打印原材料，原位加热焦糖化获得打印墨水，3D打印个性化定制所需形状糖模后，浇铸力学强度好且降解相对缓慢的PCL/dnECM等混合溶液于糖模上，通过相分离和模板浸出法制备仿生神经移植物“外鞘”；利用定向冷冻法，使生物相容性好且降解相对较快的丝素蛋白等溶液在“外鞘”内部原位形成轴向取向排列的片层状“内芯填充物”，引导神经细胞髓鞘化和轴突定向生长。“外鞘”材料选择力学性能好且降解相对缓慢的PCL材料，其与取向结构“内芯”不仅能有效防止炎症细胞的侵入，也为神经细胞迁移、轴突延伸提供一条稳定通道，待神经功能恢复过程中逐步降解，避免二次手术。
有益效果
本发明通过3D打印技术结合相分离倒模法，可实现个性化定制特殊形状仿生型神经移植物，用于多分支神经缺损修复。制备的具有差异化界面“内芯外鞘”结构的神经移植物有效地促进了神经细胞髓鞘化和轴突定向生长，不仅为神经细胞迁移、轴突再生提供一条稳定的通道，而且有效防止炎症细胞的入侵，从而实现受损神经功能的修复。
附图说明
图1为本发明多分支糖模图(A)及“内芯外鞘”多分支神经导管(B)结构示意图；
图2为本发明神经导管外表面微观拓扑结构示意图(A)及差异化界面内外壁扫描电镜图(B)和图C；
图3为本发明3D打印牺牲糖模(A)和聚己内酯中空“鞘管”(B)的实物图；
图4为本发明“内芯”剖面(A)及截面(B)超景深显微镜图；
图5为本发明“内芯”剖面(A)及截面(B)扫描电镜图；
图6为本发明大鼠坐骨神经15mm缺损自体神经移植12周(A)与本发明“内芯外鞘”神经移植物植入12周(B)后解剖图；
图7为对比例1中所制备的神经移植物外鞘的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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。
聚已内酯(PCL)、六氟异丙醇(HFIP)、透明质酸(HA)购买于阿拉丁试剂网，PCL的分子量为80000；脱细胞基质(dnECM)和丝素蛋白(SF)由上海交通大学附属第六人民医院提供。
实施例1
本实施提供一种差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法，包括以下步骤：
(1)3D打印个性化定制患者所需形状的牺牲糖模
利用生物3D打印机(GeSim BS 4.2,GeSim)进行蔗糖模板的打印。首先打开GeSim软件，待机器自检完毕，在螺杆料筒内装入3/4体积的蔗糖，选用规格为1.2mm的针头，安装打印部件，点击“Lock”键锁定。对打印头进行测高后，设定加热温度为160℃，加热时间1h，获得可打印的焦糖化的墨水。将温度设置为145℃，待温度下降且保持稳定后，点击软件中“Scaffold”进行3D打印参数设置。设定“Height”为2.0mm，“Angle Change”为+60°，“InfillDistance”为1.4mm，“Speed”为2.4mm/s，“Feed”为4μm/s，“Z-offset Action”为0.2mm，“Strand Height”为0.6mm，“Strand Width”为0.7mm。按如上参数进行打印，获得蔗糖模板。
(2)相分离倒模法制备神经移植物中空“外鞘”
用电子天平称量0.4g聚己内酯(PCL)和0.1g脱细胞基质(dnECM)溶于10mL六氟异丙醇(HFIP)中，室温下磁力搅拌8h形成无色澄清溶液，得到浓度为5％(w/v)的PCL/dnECM混合溶液。将通过3D打印制备的糖模置于上述配置的PCL/dnECM溶液中，待溶液浸没糖模10s，确保溶液在模板表面浸润充分，后用镊子夹出糖模，将其悬空放在通风橱内，等待溶液挥发7分钟后，重复浸没7次。等溶剂挥发完毕后，将糖模浸泡在去离子水中2.5h，期间每隔30分钟更换一次去离子水，待糖模充分溶解后，取出进行冷冻干燥即可得到由PCL/dnECM制备而成的中空“鞘管”。
(3)定向冷冻法灌注神经移植物轴向“内芯”
用电子天平称量0.02g脱细胞基质(dnECM)、0.04g丝素蛋白(SF)和0.04g透明质酸(HA)溶于2mL去离子水中，形成无色澄清溶液，得到浓度为2％(w/v)的HA/dnECM/SF混合水溶液。按照其配比，配置4％、6％的HA/dnECM/SF混合水溶液。将制备的dnECM/PCL中空外鞘竖直放置于HA/dnECM/SF混合水溶液样品瓶中，于4℃充分浸泡2h后，将样品瓶先预冷到0℃保持1h后，置于冷台上进行定向冷冻，然后通过冷冻干燥或室温融化去除冰晶，得到差异化界面取向结构HA/dnECM/SF“内芯”和dnECM/PCL“外鞘”结构。
(4)生物学效果检测
将上述制备方法所得到的个性化定制“内芯外鞘”神经移植物(长度15mm，内径2.5mm)植入大鼠神经缺损处，12周后取材观察神经再生质量。另外将大鼠自身的神经移植到受损的坐骨神经处，12周后取材观察神经再生质量。
图1表明：荧光标记建模3D打印可以对神经移植物个性化定制。
图2表明：所制备的神经移植物“外鞘”内外壁具有差异化界面。
图3表明：糖膜作为牺牲模板能够完整的得到神经移植物管状“外鞘”。
图4表明：神经移植物“内芯”剖面和截面超景深显微图表明所制备的“内芯”具有轴向取向结构和径向片层状结构。
图5表明：神经移植物“内芯”轴向取向结构是由多孔HA/dnECM/SF取向堆积而成。
图6表明：所制备的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物12周后不仅依然具有力学支撑作用，而且表面没有组织黏附，有效地避免了炎症的产生。
对比例1
本对比提供一种“内芯外鞘”神经移植物对比例的制备方法，包括以下步骤：
(1)3D打印个性化定制患者所需形状的牺牲糖模
利用生物3D打印机(GeSim BS 4.2,GeSim)进行蔗糖模板的打印。首先打开GeSim软件，待机器自检完毕，在螺杆料筒内装入3/4体积的蔗糖，选用规格为1.2mm的针头，安装打印部件，点击“Lock”键锁定。对打印头进行测高后，设定加热温度为160℃，加热时间1h，获得可打印的焦糖化的墨水。将温度设置为145℃，待温度下降且保持稳定后，点击软件中“Scaffold”进行3D打印参数设置。设定“Height”为2.0mm，“Angle Change”为+60°，“InfillDistance”为1.4mm，“Speed”为2.4mm/s，“Feed”为4μm/s，“Z-offset Action”为0.2mm，“Strand Height”为0.6mm，“Strand Width”为0.7mm。按如上参数进行打印，获得蔗糖模板。
(2)相分离倒模法制备神经移植物中空“外鞘”
用电子天平称量0.4g聚己内酯(PCL)和0.1g脱细胞基质(dnECM)溶于10mL六氟异丙醇(HFIP)中，室温下磁力搅拌8h形成无色澄清溶液，得到浓度为5％(w/v)的PCL/dnECM混合溶液。将通过3D打印制备的糖模置于上述配置的PCL/dnECM溶液中，待溶液浸没糖模10s，确保溶液在模板表面浸润充分，后用镊子夹出糖模，将其悬空放在通风橱内，等待溶液挥发7分钟后，重复浸没3次。等溶剂挥发完毕后，将糖模浸泡在去离子水中2.5h，期间每隔30分钟更换一次去离子水，待糖模充分溶解后，取出进行冷冻干燥即可得到由PCL/dnECM制备而成的中空“鞘管”。
(3)定向冷冻法灌注神经移植物轴向“内芯”
用电子天平称量0.02g脱细胞基质(dnECM)、0.04g丝素蛋白(SF)和0.04g透明质酸(HA)溶于2mL去离子水中，形成无色澄清溶液，得到浓度为2％(w/v)的HA/dnECM/SF混合水溶液。按照其配比，配置4％、6％的HA/dnECM/SF混合水溶液。将制备的dnECM/PCL中空外鞘竖直放置于HA/dnECM/SF混合水溶液样品瓶中，于4℃充分浸泡2h后，将样品瓶先预冷到0℃，保持1h后，置于冷台上进行定向冷冻，然后通过冷冻干燥或室温融化去除冰晶，得到取向结构HA/dnECM/SF“内芯”和dnECM/PCL“外鞘”结构。
图7表明：浸没、取出挥发溶剂次数不在权利要求范围之内所制备的神经移植物“外鞘”内外壁不具备差异化界面，以不规则贯穿大孔为主。
Claims (5)
1.一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法，包括以下步骤：
（1）基于荧光标记利用三维建模软件构建神经移植物模型，将蔗糖加入生物3D打印机，采用熔融挤出模式3D打印，得到神经移植物糖模板；其中，熔融挤出模式3D打印的工艺参数为：在155-170℃下预加热0.8-1.5h，降温至140-150℃时打印，设定打印针头到底板的高度为1-3mm，交差角度为-15°-+75°，线条间距为0.5-3mm，线高为0.5-1 mm，打印针头内径为线高的1.2-2.4倍，打印速度为2-3 mm/s，挤料速度为3-5μm/s；
（2）将聚己内酯PCL和脱细胞基质dnECM溶于溶剂中，搅拌，得到PCL/dnECM混合溶液，将步骤（1）中神经移植物糖模板置于该混合溶液中，多次浸没、取出挥发溶剂，然后在去离子水中浸泡，取出后冷冻干燥，得到PCL/dnECM中空“鞘管”；其中，所述多次浸没、取出挥发溶剂次数为5-8次，每次浸没时间为10-15s，每次溶剂挥发时间不少于5min；在去离子水中浸泡时间为2-3h，期间每隔30min更换一次去离子水；
（3）将脱细胞基质dnECM、丝素蛋白SF和透明质酸HA溶于溶剂中，得到HA/dnECM/SF混合溶液，将步骤（2）中PCL/dnECM中空“鞘管”竖直放置于该混合溶液中，浸泡，预冷，定向冷冻后，通过冷冻干燥或室温融化去除冰晶，得到差异化界面“内芯外鞘”神经移植物。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中PCL的分子量为60000-90000；PCL和dnECM的质量比为2-6:1；PCL/dnECM混合溶液浓度为3-10% w/v；溶剂包括六氟异丙醇HFIP。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中dnECM、SF和HA的质量比为1:1.8-2.5:1.8-2.5；HA/dnECM/SF混合溶液浓度为2 -8% w/v；溶剂为去离子水；浸泡和预冷总时间为2-4h。
4.一种如权利要求1所述制备方法制备得到的具有差异化界面“内芯外鞘”神经移植物。
5.一种如权利要求4所述的具有差异化界面“内芯外鞘”神经移植物在医用生物材料中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310515557.8A CN116510087B (zh) | 2023-05-09 | 2023-05-09 | 一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310515557.8A CN116510087B (zh) | 2023-05-09 | 2023-05-09 | 一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116510087A CN116510087A (zh) | 2023-08-01 |
| CN116510087B true CN116510087B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=87395685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310515557.8A Active CN116510087B (zh) | 2023-05-09 | 2023-05-09 | 一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116510087B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106215245A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-12-14 | 青岛三帝生物科技有限公司 | 基于3d打印制备人工神经导管的方法和人工神经导管 |
| CN106963979A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-21 | 东华大学 | 一种多级结构仿生血管网络组织工程支架的制备方法 |
| CN107952112A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-24 | 武汉纺织大学 | 一种含丝素蛋白纳米纤维定向引导功能的神经导管及其制备方法 |
| KR20180049712A (ko) * | 2016-11-03 | 2018-05-11 | 포항공과대학교 산학협력단 | 탈세포화 세포외 기질을 사용한 습식 3차원 세포 프린팅 |
| CN111346264A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-30 | 南通大学 | 用于组织修复的多分叉型空心生物材料导管的制备方法 |
| CN114870086A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-09 | 宁波市第一医院 | 一种以plga和去细胞外基质为基底的人造神经导管、制备方法及装置 |
| CN116212107A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-06 | 上海市第六人民医院 | 一种可个性化定制的差异化界面神经导管 |
-
2023
- 2023-05-09 CN CN202310515557.8A patent/CN116510087B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106215245A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-12-14 | 青岛三帝生物科技有限公司 | 基于3d打印制备人工神经导管的方法和人工神经导管 |
| KR20180049712A (ko) * | 2016-11-03 | 2018-05-11 | 포항공과대학교 산학협력단 | 탈세포화 세포외 기질을 사용한 습식 3차원 세포 프린팅 |
| CN106963979A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-21 | 东华大学 | 一种多级结构仿生血管网络组织工程支架的制备方法 |
| CN107952112A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-24 | 武汉纺织大学 | 一种含丝素蛋白纳米纤维定向引导功能的神经导管及其制备方法 |
| CN111346264A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-30 | 南通大学 | 用于组织修复的多分叉型空心生物材料导管的制备方法 |
| CN114870086A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-09 | 宁波市第一医院 | 一种以plga和去细胞外基质为基底的人造神经导管、制备方法及装置 |
| CN116212107A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-06 | 上海市第六人民医院 | 一种可个性化定制的差异化界面神经导管 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A multi-walled silk fibroin/silk sericin nerve conduit coated with poly(lactic-co-glycolic acid) sheath for peripheral nerve regeneration;Jianwei Rao，et al.;Materials Science and Engineering: C;第73卷;第319页摘要、第320页左栏最后1段至右栏第4段 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116510087A (zh) | 2023-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5985570B2 (ja) | 自己集合性多細胞体、および前記多細胞体を用いて３次元の生物構造体を作製する方法 | |
| CN110302428B (zh) | 基于活细胞3d打印的软骨-骨-骨髓复合组织结构及方法 | |
| EP2197504B1 (en) | Biomaterial scaffolds for controlled tissue growth | |
| KR20120125331A (ko) | 조작된 생물학적 신경 이식편 제조 및 그의 적용 | |
| KR102567367B1 (ko) | 마이크로채널화된 스캐폴드의 제조 및 구현 | |
| JPWO2017022750A1 (ja) | 人工血管、人工血管の製造方法、及び、多孔質組織再生基材の製造方法 | |
| CN101564555B (zh) | 一种组织工程骨移植物及其构建方法 | |
| CN116510087B (zh) | 一种可个性化定制的差异化界面“内芯外鞘”神经移植物的制备方法 | |
| CN112546299B (zh) | 一种3d打印的人工骨膜、人工骨、人工骨骼及其制备方法 | |
| CN113576719A (zh) | 仿生微通道一体化椎间盘支架及制备方法和应用 | |
| CN112426569B (zh) | 无机-有机复合的活细胞支架及其制备方法和应用 | |
| CN116212107A (zh) | 一种可个性化定制的差异化界面神经导管 | |
| CN108379667A (zh) | 一种新型生物降解神经导管及其制备技术 | |
| CN103120808B (zh) | 一种三维软体支架的制备方法 | |
| WO1999007777A1 (en) | Biologically active glass-based substrate | |
| US20020139147A1 (en) | Glass scaffolds with controlled resorption rates and methods for making same | |
| CN115607732B (zh) | 一种仿生神经移植物及其制备方法 | |
| KR102284592B1 (ko) | 생체 적합성 고분자를 이용한 배열된 구조체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 배열된 구조체 | |
| DE19632404A1 (de) | Transplantierbare Knorpelgewebe mit immunsuppressiven Eigenschaften, Verahren zu ihrer Herstellung und Verwendung | |
| DE102019124879A1 (de) | Bioaktiver Träger | |
| JP2020141855A (ja) | 人工血管及び人工血管の製造方法 | |
| CN113559332A (zh) | 一种多维多分叉微孔高分子神经移植物导管的制备方法 | |
| CN110917401A (zh) | 一种用于胆管修复的3d打印支架及其制备方法 | |
| CN117018290A (zh) | 一种具有仿生取向结构的丝蛋白纳米纤维神经导管及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |