CN116832208B - 一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用 - Google Patents
一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116832208B CN116832208B CN202310698006.XA CN202310698006A CN116832208B CN 116832208 B CN116832208 B CN 116832208B CN 202310698006 A CN202310698006 A CN 202310698006A CN 116832208 B CN116832208 B CN 116832208B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- patch
- dura mater
- artificial dura
- derivative
- 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
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 93
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 71
- 210000001951 dura mater Anatomy 0.000 title claims abstract description 48
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims abstract description 18
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims abstract description 18
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 claims abstract description 11
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 18
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 claims description 4
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 claims description 2
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 abstract description 5
- 208000014674 injury Diseases 0.000 abstract description 5
- 108010025020 Nerve Growth Factor Proteins 0.000 abstract description 4
- 102000007072 Nerve Growth Factors Human genes 0.000 abstract description 4
- 239000003900 neurotrophic factor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000028327 secretion Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008733 trauma Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 9
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 4
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 108010080379 Fibrin Tissue Adhesive Proteins 0.000 description 2
- 206010018852 Haematoma Diseases 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 2
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 2
- 210000001175 cerebrospinal fluid Anatomy 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 210000005064 dopaminergic neuron Anatomy 0.000 description 2
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 2
- NDKDFTQNXLHCGO-UHFFFAOYSA-N 2-(9h-fluoren-9-ylmethoxycarbonylamino)acetic acid Chemical compound C1=CC=C2C(COC(=O)NCC(=O)O)C3=CC=CC=C3C2=C1 NDKDFTQNXLHCGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010008164 Cerebrospinal fluid leakage Diseases 0.000 description 1
- 241000252212 Danio rerio Species 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- 208000008454 Hyperhidrosis Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 208000036110 Neuroinflammatory disease Diseases 0.000 description 1
- 206010033557 Palpitations Diseases 0.000 description 1
- 108010087230 Sincalide Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 238000010609 cell counting kit-8 assay Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 208000002173 dizziness Diseases 0.000 description 1
- 210000004177 elastic tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 230000037315 hyperhidrosis Effects 0.000 description 1
- 238000007917 intracranial administration Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008897 memory decline Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000003959 neuroinflammation Effects 0.000 description 1
- 230000003961 neuronal insult Effects 0.000 description 1
- 230000009689 neuronal regeneration Effects 0.000 description 1
- 210000003446 pia mater Anatomy 0.000 description 1
- 238000010837 poor prognosis Methods 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000036299 sexual function Effects 0.000 description 1
- IZTQOLKUZKXIRV-YRVFCXMDSA-N sincalide Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(N)=O)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C1=CC=C(OS(O)(=O)=O)C=C1 IZTQOLKUZKXIRV-YRVFCXMDSA-N 0.000 description 1
- 208000019116 sleep disease Diseases 0.000 description 1
- 208000020685 sleep-wake disease Diseases 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 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
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/08—Carbon ; Graphite
-
- 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
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/20—Polysaccharides
-
- 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
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
- A61L27/225—Fibrin; Fibrinogen
-
- 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
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
- A61L27/24—Collagen
-
- 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/10—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing inorganic materials
- A61L2300/108—Elemental carbon, e.g. charcoal
-
- 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
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
-
- 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
- A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
- A61L2300/602—Type of release, e.g. controlled, sustained, slow
-
- 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
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明提供了一种靶向缓慢释放石墨烯或其衍生物的人工硬脑膜补片，其包括补片和石墨烯或石墨烯衍生物，该石墨烯或石墨烯衍生物交联在该补片朝向脑组织的一面上；该补片由包括I型人源胶原蛋白和壳聚糖的混合液采用静电纺丝技术制备而成。本发明提供的人工硬脑膜补片植入后会靶向缓慢释放石墨烯或其衍生物纳米颗粒，缓解大脑外伤及外科手术后神经元应激、凋亡及神经元活跃程度下降所导致的问题，并促进神经营养因子的分泌，在修复硬脑膜领域上具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用。
背景技术
硬脑膜是人类大脑的外层保护膜之一，也是最坚韧、最牢固的神经膜之一。它位于三层脑膜中最外层，紧贴颅骨内表面，在脑组织和软脑膜之间形成了一个空腔。硬脑膜由结缔组织和弹性纤维组成，具有高度的强度和弹性，能够保护大脑不受外力损伤。
人工硬脑膜通常由生物材料制成，比如动物组织或合成材料人工硬脑膜，用于治疗颅内疾病和神经外科手术。它的作用类似于天然硬脑膜，即将脑组织与颅骨分开并保护大脑免受感染和外伤。在神经外科手术中，人工硬脑膜被用来修复脑部外伤、缺陷和手术后的切口。它能够减少脑脊液渗出，防止感染和血肿，并且有助于促进伤口愈合。
然而大脑外伤及外科手术常导致脑神经元应激甚至凋亡，神经元活跃程度下降，导致患者预后不佳，出现头痛、头昏、疲乏、睡眠障碍、记忆力下降、精力不济及工作能力下降、心慌、多汗、性功能下降等问题。
大量实验证明，石墨烯及其衍生物具有缓解脑神经元应激及凋亡的作用。Ren等人证明，氧化石墨烯量子点可缓解斑马鱼脑神经元损伤，提高运动能力，并提升脑部尼氏体数量(https://doi.org/10.1002/advs.201700595)；Tosic等人证明，石墨烯量子点可减少神经炎症导致的脊髓神经元损伤(https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2018.11.030)；Convertino等人发现：在神经元轴突损伤后，石墨烯可使损伤局部神经营养因子浓度升高，从而促进神经元再生(https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00571)。但石墨烯在人工硬脑膜补片中的应用未有相关报道。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面是提供一种靶向缓慢释放石墨烯或其衍生物的人工硬脑膜补片，其包括补片和石墨烯或石墨烯衍生物，该石墨烯或石墨烯衍生物交联在该补片朝向脑组织的一面上；该补片由包括I型人源胶原蛋白和壳聚糖的混合液采用静电纺丝技术制备而成。
进一步地，石墨烯或石墨烯衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、还原氧化石墨烯量子点中的任意一种或任几种的组合物。
进一步地，石墨烯或石墨烯衍生物的含量为上述补片质量的0.5％～3％，优选为1％。
进一步地，石墨烯或石墨烯衍生物通过交联剂Fmoc-Gly(N-芴甲氧羰基-甘氨酸)交联在该补片朝向脑组织的一面上；Fmoc-Gly的含量为上述补片的5％～20％，优选为10％。
进一步地，在上述补片中，I型人源胶原蛋白的含量为70％以上，优选为70％。
进一步地，上述补片通过以下方法制备：
将I型人源胶原蛋白和壳聚糖按照质量比为3～6:1(优选为4:1)完全溶解于稀乙酸中，采用静电纺丝技术制备复合膜；其中，静电纺丝的参数优选如下：21号纺丝针头，纺丝速度为0.1mm/h，接收距离为5cm，高压为16kV，低压为-4kV。
进一步地，将石墨烯或石墨烯衍生物交联在该补片朝向脑组织的一面上的具体步骤如下：
将Fmoc-Gly溶于有机溶剂中，调节溶液的pH为8～9，加热至设定温度(40～60℃，优选为50℃)；
在一个大气压下，将石墨烯纳米片加入溶液中，使用磁力搅拌机100rpm搅拌12小时；
将溶液涂抹于补片的单侧表面，调节pH为5～6，并迅速降至4℃，随后使用无水酒精冲洗，完成化学交联并除去多余反应物得到该人工硬脑膜补片。
进一步地，上述有机溶剂包括二甲基胺和丙酮，二者的体积比为3:7。
进一步地，上述石墨烯纳米片的直径<100nm，厚度<5nm，浓度为0.5％～2％。
本发明的第二方面是提供上述人工硬脑膜补片在制备硬脑膜的修补产品中的应用。
进一步地，上述产品还包括人纤维蛋白粘合剂，用于人工硬脑膜补片在颅骨缺损处的缝合处。
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：
本发明提供的人工硬脑膜补片植入后会靶向缓慢释放石墨烯或其衍生物纳米颗粒，缓解大脑外伤及外科手术后神经元应激、凋亡及神经元活跃程度下降所导致的问题，并促进神经营养因子的分泌，在修复硬脑膜领域上具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明一实施例中人工硬脑膜补片的结构剖析示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片，其包括补片和石墨烯或石墨烯衍生物，该石墨烯或石墨烯衍生物交联在该补片朝向脑组织的一面上；该补片由包括I型人源胶原蛋白和壳聚糖的混合液采用静电纺丝技术制备而成。该补片能起到减少脑脊液渗出，防止感染和血肿，促进伤口愈合的作用。I型人源胶原蛋白，具有良好的生物相容性，并易于加工，但是单纯I型人源胶原蛋白制备的膜机械强度相对较低，并不能完全满足人工硬脑膜所需的抗渗漏，耐缝合的性质，因此，引入适量壳聚糖以提升复合膜的机械强度。壳聚糖是天然聚合物，被广泛用于各类医疗用品，将壳聚糖按照适当比例与胶原蛋白复合可有效提高复合膜的机械强度，以满足人工硬脑膜修补的需求。
在本发明一优选的实施例中，石墨烯或石墨烯衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、还原氧化石墨烯量子点中的任意一种或任几种的组合物。
在本发明一优选的实施例中，石墨烯或石墨烯衍生物的含量为上述补片质量的0.5％～3％，优选为1％。
在本发明一优选的实施例中，石墨烯或石墨烯衍生物通过交联剂Fmoc-Gly交联在该补片朝向脑组织的一面上；Fmoc-Gly的含量为上述补片的5％～20％，优选为10％。交联剂Fmoc-Gly会随时间逐渐降解，缓慢释放石墨烯及其衍生物。石墨烯及其衍生物被靶向释放至神经元，缓解神经元应激并促进神经营养因子的分泌。
在本发明一优选的实施例中，在上述补片中，I型人源胶原蛋白的含量为80％以上。
在本发明一优选的实施例中，上述补片通过以下方法制备：
将I型人源胶原蛋白和壳聚糖按照质量比为3～6:1(优选为4:1)完全溶解于稀乙酸中，采用静电纺丝技术制备复合膜；其中，静电纺丝的参数优选如下：21号纺丝针头，纺丝速度为0.1mm/h，接收距离为5cm，高压为16kV，低压为-4kV。
在本发明一优选的实施例中，将石墨烯或石墨烯衍生物交联在该补片朝向脑组织的一面上的具体步骤如下：
将Fmoc-Gly溶于有机溶剂中，调节溶液的pH为8～9，加热至设定温度；
在一个大气压下，将石墨烯纳米片加入溶液中，使用磁力搅拌机100rpm搅拌12小时；
将溶液涂抹于补片的单侧表面，调节pH为5～6，并迅速降至4℃，随后使用无水酒精冲洗，完成化学交联并除去多余反应物得到该人工硬脑膜补片。
在本发明一优选的实施例中，上述有机溶剂包括二甲基胺和丙酮，二者的体积比为3:7。
在本发明一优选的实施例中，上述设定温度为40～60℃，优选为50℃。
在本发明一优选的实施例中，上述石墨烯纳米片的直径<100nm，厚度<5nm，浓度为0.5％～2％。
本发明的第二方面是提供上述人工硬脑膜补片在制备硬脑膜的修补产品中的应用。
在本发明一优选的实施方式中，上述产品还包括人纤维蛋白粘合剂，用于人工硬脑膜补片在颅骨缺损处的缝合处，进一步防止脑脊液渗出。
下面通过具体实施例和附图对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例中方法如无特殊说明的采用常规方法，使用的试剂如无特殊说明的使用常规市售试剂或按常规方法配制的试剂。
实施例1
本实施例提供了一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片，其制备方法如下：
取用1.6g I型人源胶原蛋白及0.4g壳聚糖，溶于10mL稀乙酸中，搅拌1h直至完全溶解。将上述溶液加入10mL针筒中，使用21号纺丝针头，置于静电纺丝机中制备I型人源胶原蛋白/壳聚糖复合膜。在无菌环境中使用纺丝速度0.1mm/h、接收距离5cm、高压16kV及低压-4kV的纺丝参数进行纺丝。纺丝结束后裁剪中间薄厚均匀的I型人源胶原蛋白/壳聚糖复合膜，通过环氧乙烷进行灭菌后真空冷藏保存。
取用0.2g Fmoc-Gly，溶于10mL二甲基胺与丙酮(体积比为3:7)的混合有机溶剂中，加入适量碳酸钠或氢氧化钠，调试溶剂pH为8～9，加热至50℃，在一个大气压下，加入0.02g石墨烯纳米片(纳米片直径<100nm，厚度<5nm，浓度为0.5％～2％)，使用磁力搅拌机100rpm搅拌12小时，反应温度维持在50℃，在50℃的条件下涂抹于重组I型人源胶原蛋白/壳聚糖复合膜单侧表面，加入三氟乙酸调整pH为5～6，并迅速降至4℃，随后使用无水酒精冲洗，完成化学交联并除去多余反应物得到该人工硬脑膜补片，其结构示意图如图1所示，通过交联剂Fmoc-Gly将石墨烯或石墨烯衍生物交联在补片朝向大脑的一面上。
验证实施例
1.使用PBS缓冲液分别浸泡物理负载石墨烯的复合膜(即将石墨烯溶于无水乙醇后，将实施例1中制备的复合膜浸泡于石墨烯乙醇溶液并晾干)及使用Fmoc-Gly化学交联石墨烯的复合膜(即实施例1制备的产品)，在室温摇床上以60rpm的速度匀速摇晃，在不同时间点收取PBS缓冲液测试紫外吸收波谱，计算相对最大吸收波长以测得体外缓释数据，结果如下表1所示：
表1石墨烯及其衍生物的体外释放结果
由上述结果可知，相比于物理负载石墨烯的复合膜，实施例1提供的人工补片可缓慢释放石墨烯，避免石墨烯聚集，达到增强复合膜生物相容性的目的。
2.使用PC12细胞系模拟多巴胺能神经元，加入MPP+试剂以诱导神经元应激，使用不负载石墨烯的复合膜和实施例1提供的人工补片培养细胞，使用CCK-8法测定相对细胞活力，结果如下表2所示：
表2复合膜对多巴胺能神经元的活性的影响
| 相对细胞活力 | MPP+浓度：0 | MPP+浓度：4×10-3M | MPP+浓度：8×10-3M |
| 不负载石墨烯的复合膜 | 96.1±3.3％ | 73.2±9.5％ | 54.1±14.9％ |
| 实施例1 | 96.6±2.9％ | 84.7±7.2％ | 71.7±17.8％ |
相比于不负载石墨烯的复合膜，使用实施例1提供的Fmoc-Gly交联石墨烯的复合膜可在应激环境中保护神经元活性，达到缓解脑神经元应激、凋亡，增强神经元活性的目的。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (16)
1.一种靶向缓慢释放石墨烯或其衍生物的人工硬脑膜补片，其特征在于，包括补片和石墨烯或石墨烯衍生物，所述石墨烯或石墨烯衍生物通过交联剂Fmoc-Gly交联在所述补片朝向脑组织的一面上；所述补片由包括I型人源胶原蛋白和壳聚糖的混合液采用静电纺丝技术制备而成；
其中，将石墨烯或石墨烯衍生物交联在所述补片朝向脑组织的一面上的具体步骤如下：
将Fmoc-Gly溶于有机溶剂中，调节溶液的pH为8~9，加热至设定温度，所述设定温度为40~60℃；
在一个大气压下，将石墨烯或石墨烯衍生物加入溶液中，使用磁力搅拌机100rpm搅拌12小时；
将溶液涂抹于补片的单侧表面，调节pH为5~6，并迅速降至4℃，随后使用无水酒精冲洗，完成化学交联并除去多余反应物得到所述人工硬脑膜补片。
2.根据权利要求1所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述石墨烯或石墨烯衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯中的任意一种或任几种的组合物。
3.根据权利要求2所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述石墨烯为石墨烯量子点。
4.根据权利要求2所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述氧化石墨烯为氧化石墨烯量子点。
5.根据权利要求2所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述还原氧化石墨烯为还原氧化石墨烯量子点。
6.根据权利要求1所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述石墨烯或石墨烯衍生物的含量为所述补片质量的0.5%~3%。
7.根据权利要求6所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述石墨烯或石墨烯衍生物的含量为所述补片质量的1%。
8.根据权利要求1所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述Fmoc-Gly的含量为所述补片的5%~20%。
9.根据权利要求8所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述Fmoc-Gly的含量为所述补片的10%。
10.根据权利要求1所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，在所述补片中，I型人源胶原蛋白的含量为70%以上。
11.根据权利要求1所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述补片通过以下方法制备：
将I型人源胶原蛋白和壳聚糖按照质量比为3~6:1完全溶解于稀乙酸中，采用静电纺丝技术制备复合膜；其中，静电纺丝的参数如下：21号纺丝针头，纺丝速度为0.1mm/h，接收距离为5cm，高压为16kV，低压为-4kV。
12.根据权利要求11所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，将所述I型人源胶原蛋白和所述壳聚糖按照质量比为4:1完全溶解于所述稀乙酸中。
13.根据权利要求1所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述设定温度为50℃。
14.根据权利要求1所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述有机溶剂包括二甲基胺和丙酮，二者的体积比为3:7。
15.根据权利要求1所述的人工硬脑膜补片，其特征在于，所述石墨烯或石墨烯衍生物为石墨烯纳米片，所述石墨烯纳米片的直径<100nm，厚度<5nm，浓度为0.5%~2%。
16.如权利要求1-15任一项所述的人工硬脑膜补片在制备硬脑膜的修补产品中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310698006.XA CN116832208B (zh) | 2023-06-13 | 2023-06-13 | 一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310698006.XA CN116832208B (zh) | 2023-06-13 | 2023-06-13 | 一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116832208A CN116832208A (zh) | 2023-10-03 |
| CN116832208B true CN116832208B (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=88169713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310698006.XA Active CN116832208B (zh) | 2023-06-13 | 2023-06-13 | 一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116832208B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110031826A (ko) * | 2009-09-21 | 2011-03-29 | 성균관대학교산학협력단 | 그라핀／바이오 고분자 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법 |
| CN103418031A (zh) * | 2012-05-17 | 2013-12-04 | 天津市康尔医疗器械有限公司 | 一种可吸收硬脑膜修复补片及其制备方法 |
| CN104761737A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-08 | 武汉理工大学 | 一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法 |
| CN105999419A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-10-12 | 烟台正海生物科技股份有限公司 | 一种仿生型可吸收硬脑膜补片及其制备方法与应用 |
| CN109847105A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-06-07 | 东华大学 | 一种新型神经导管支架及其制备方法和应用 |
| CN111420123A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-07-17 | 江西光至金辉医疗制品有限公司 | 一种可降解、防粘连的双层硬脑膜补片及其制备方法 |
| CN112791235A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-14 | 无锡中科光远生物材料有限公司 | 导电石墨烯聚合物补片及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160030640A1 (en) * | 2013-03-15 | 2016-02-04 | New York Society For The Ruptured And Crippled Maintaining The Hospital For Special Surgery | Carbon nanotubes and graphene patches and implants for biological tissue |
-
2023
- 2023-06-13 CN CN202310698006.XA patent/CN116832208B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110031826A (ko) * | 2009-09-21 | 2011-03-29 | 성균관대학교산학협력단 | 그라핀／바이오 고분자 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법 |
| CN103418031A (zh) * | 2012-05-17 | 2013-12-04 | 天津市康尔医疗器械有限公司 | 一种可吸收硬脑膜修复补片及其制备方法 |
| CN104761737A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-08 | 武汉理工大学 | 一种静电纺丝法制备胶原蛋白/氧化石墨烯纳米纤维复合膜的方法 |
| CN105999419A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-10-12 | 烟台正海生物科技股份有限公司 | 一种仿生型可吸收硬脑膜补片及其制备方法与应用 |
| CN109847105A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-06-07 | 东华大学 | 一种新型神经导管支架及其制备方法和应用 |
| CN111420123A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-07-17 | 江西光至金辉医疗制品有限公司 | 一种可降解、防粘连的双层硬脑膜补片及其制备方法 |
| CN112791235A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-14 | 无锡中科光远生物材料有限公司 | 导电石墨烯聚合物补片及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116832208A (zh) | 2023-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6153529B2 (ja) | 架橋ヒアルロン酸の糸およびその使用法 | |
| CN101773689B (zh) | 外科修复补片 | |
| CN110522946B (zh) | 一种载rhBMP-2的骨修复材料微球及其制备方法 | |
| CN110041536A (zh) | 功能性丝胶蛋白水凝胶及其制备方法和应用 | |
| EP1948257B1 (de) | Formkörper auf basis eines vernetzten, gelatine enthaltenden materials, verfahren zu deren herstellung sowie deren verwendung | |
| CN112533652A (zh) | 用于3d生物打印的含纳米纤维素的生物墨水、其制造和使用方法、以及由此获得的3d生物结构 | |
| CN113549227A (zh) | 化学交联水凝胶及其微球、制备方法与应用 | |
| US20180216148A1 (en) | Composite cellulose hydrogels and methods of making and use thereof | |
| CN111493863B (zh) | 透气抗菌电极片及其制备方法 | |
| CN111317867A (zh) | 一种神经导管及其制备方法 | |
| CN1618954A (zh) | 生物衍生羊膜、复合生物衍生羊膜及其制备方法 | |
| CN110257955B (zh) | 一种静电纺丝纳米纤维制备工艺 | |
| Rosales-Cortes et al. | Immunological study of a chitosan prosthesis in the sciatic nerve regeneration of the axotomized dog | |
| CN116832208B (zh) | 一种靶向缓慢释放石墨烯及其衍生物的人工硬脑膜补片及其应用 | |
| De Lima et al. | Nanocellulose for peripheral nerve regeneration in rabbits using citric acid as crosslinker with chitosan and freeze/thawed PVA | |
| CN107096065B (zh) | 含多聚唾液酸复合纳米纤维膜及制备方法和应用 | |
| EP3305340B1 (en) | Cell-growing scaffold having structure memory property | |
| CN110624133A (zh) | 一种用于神经修复的神经基质导管及其制备方法 | |
| CN115382003B (zh) | 一种无需拆线的生物纤维素手术缝合线 | |
| CN108969797A (zh) | 一种具有电刺激与抑制神经瘢痕作用的载脂质体凝胶及其制备方法 | |
| CN106510896A (zh) | 人工硬脑膜 | |
| CN206548652U (zh) | 人工硬脑膜 | |
| CN111450315A (zh) | 一种抑炎水凝胶涂覆聚丙烯补片及其制备方法 | |
| CN112107721A (zh) | 具有生物效应的合成敷料及其制备方法 | |
| Samanipour et al. | Injectable Collagen/CMC soft tissue filler with developed flow properties |
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 |