CN1843307A - 一种双层人工神经导管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层人工神经导管及其制备方法。本发明所提供的双层人工神经导管，包括均由生物体内可分解吸收性材料制成的一内层导管和一外层导管，所述内层导管套装于所述外层导管内部，所述内层导管与所述外层导管的管隙间填充有纤维蛋白胶(为神经组织和血管等的再生提供支持作用)。临床上，周围神经和脊髓损伤以后可以采用本发明的双层人工神经导管进行搭桥手术，并在神经再生完成后，在动物体内逐步降解吸收。本发明的双层人工神经导管由于采用双层结构，具有良好的弹性和强度，所使用材料的降解时间和神经纤维生长的速度相适应(约1－6个月)，可以应用于临床上周围神经损伤和脊髓损伤后的修复。

Description

一种双层人工神经导管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种双层人工神经导管及其制备方法。

背景技术

周围神经损伤或缺损时，人们首先选用的方法是将两侧神经断端直接吻合。如果不能直接吻合，由于周围结缔组织等的障碍作用，则会导致新生的神经纤维无法通过缺损部位到达其靶组织所在部位，在再生神经的残端形成增生的神经瘤样组织，其结果是造成创伤所在肢体的功能障碍。另外，也有采用自体神经移植的方法修复周围神经损伤。但采用这种方法不但会造成取材部位的功能缺损，而且，被移植神经的部位功能恢复也不理想，而异体神经移植存在着无法克服的免疫排斥反应等问题。

因此，人们开始尝试着采用人工材料导管桥接缺损神经的两断端，试图诱导断端的神经纤维再生到达远端并与靶组织重新建立联系。例如，化学材料硅酮、聚乙烯、聚乙醇酸、聚乳酸等；生物材料壳聚糖、明胶、胶原蛋白等；生物体管状支架动脉、静脉和肌膜管等都用来制备导管。但是，由于化学材料生物相容性较差，生物材料的力学性能较差，生物体管也存在着力学性能较差等一系列的问题，迄今为止，以导管诱导神经再生的长度≤3厘米。

脊髓损伤修复的研究已经有近百年的历史，究其原因主要是损伤局部的微环境不利于神经纤维的再生和向靶部位延伸。近年来，人们采用坐骨神经移植、人工材料导管等方法已经证明大鼠脊髓损伤后，只要改善局部的微环境，离断的神经纤维是可以再生的。但是，由于导管的生物相容性、力学性能等问题，现在还没有较为理想的用于脊髓再生的人工神经导管。

发明内容

本发明的目的是提供一种双层人工神经导管及其制备方法。

本发明所提供的双层人工神经导管，包括均由生物体内可分解吸收性材料制成的一内层导管和一外层导管，所述内层导管套装于所述外层导管内部，所述内层导管与所述外层导管的管隙间填充有纤维蛋白胶。

这些管隙间的纤维蛋白胶不仅可以保证双层导管之间的相互粘接，还能为再生的神经组织或血管等提供再生的支架结构。为了使管内的神经组织能够更好地生长，在纤维蛋白胶中还添加有细胞外基质和与神经组织再生密切相关的生物大分子物质，这些添加物的用量为胶原蛋白50-100μg/ml、昆布氨酸60-100ng/ml、Nogo抗体30-60ng/ml、生长因子10-300ng/ml、L-多聚赖氨酸60-100μg/ml。也可以添加雪旺氏细胞、星形胶质细胞和神经干细胞中的一种或几种。关于这些附加细胞的导入量，按照常规方法进行即可。

常用的生物体内可分解吸收性材料包括壳聚糖及其衍生物、胶原蛋白、明胶、L-多聚赖氨酸、聚乙二醇酸、聚乳酸或乳酸和ε-己内脂的共聚物等，其网状具有大约10-500μm的网孔径。

更优选的，外层导管可由壳聚糖制成，内层导管可由胶原蛋白制成。

上述双层人工神经导管的制备方法，包括如下步骤：

1)制备壳聚糖导管：将壳聚糖醋酸溶液倒入芯膜模具中，加温到80-160℃，蒸馏水浸泡后取出，然后在壳聚糖的醋酸溶液中反复浸渍、风干，得到壳聚糖导管；

2)制备胶原蛋白导管：将胶原蛋白盐酸溶液倒入芯膜模具中成型，经过冷冻干燥后，再进行机械挤压成型，得到胶原蛋白导管；

3)填充纤维蛋白胶：将所得胶原蛋白导管插入到壳聚糖导管中，然后将纤维蛋白胶注射入两层导管的管隙间，得到所述双层人工神经导管。

步骤1)所述壳聚糖为脱乙酰度为80-85％的壳聚糖；所述壳聚糖醋酸溶液是将200mg溶于100-200ml 2％醋酸溶液得到的。制备完壳聚糖导管后，还可经过NaOH溶液浸泡。

步骤2)中所述的胶原蛋白盐酸溶液是将100毫克胶原蛋白溶于30-100毫升1mol/L盐酸中得到的。

本发明层人工神经导管可以通过手术移植到神经损伤的部位。如当用于周围神经损伤修复时，可以将离断的神经两断端插入到导管内约2-5毫米并用手术缝合线进行缝合处理；当用于脊髓损伤修复时，可以将导管移植并固定到缺损的部位。其长度和直径可根据神经切除长度和粗细的不同而差异。例如，以羊坐骨神经10厘米缺损为模型，所使用的人工神经导管的内径为6-10毫米，长度11-12厘米。另外，在用于脊髓损伤修复时，该管的长度和直径仍然需要根据手术的部位和手术的脊髓节段来确定。例如，大鼠胸部脊髓损伤时所采用的导管内径优选为约1.5-2.5毫米；而在大动物和人时则应选为2-15毫米，特别是约10毫米。

临床上，周围神经和脊髓损伤以后可以采用本发明的双层人工神经导管进行搭桥手术，并在神经再生完成后，在动物体内逐步降解吸收。与以往的神经导管相比，切断神经的再生速度较快，再生神经的质量也较好。本发明的双层人工神经导管由于采用双层结构，具有良好的弹性和强度，所使用材料的降解时间和神经纤维生长的速度相适应(约1-6个月)，可以应用于临床上周围神经损伤和脊髓损伤后的修复。

附图说明

图1为壳聚糖导管和胶原蛋白导管照片；

图2为双层人工神经导管；

图3为新生的羊坐骨神经；

图4为新生的大鼠脊髓组织。

具体实施方式

实施例1、制备双层人工神经导管

本实施例中外层导管用壳聚糖制备，内层导管以胶原蛋白制备，然后将内层导管插入到外层导管中，最后，将纤维蛋白凝胶注射入双层导管的间隙之中，即制得双层人工神经导管。

其中，壳聚糖导管的制备方法是：

1、将壳聚糖溶于醋酸溶液中；

2、将壳聚糖溶液倒入芯材模具中成型，并进行热脱水交联处理；

3、将所得导管在壳聚糖溶液中反复浸渍和风干操作数次。

胶原蛋白导管的制备方法是：

1、将胶原蛋白溶于盐酸溶液中；

2、将胶原蛋白溶液倒入芯材模具中成型，并进行冷冻干燥处理；

3、将所得导管进行机械压缩，得到高密度的微细纤维化胶原蛋白导管。

在纤维蛋白胶中还可以含有一些附加成分，如胶原蛋白、昆布氨酸、Nogo抗体、生长因子、L-多聚赖氨酸、雪旺氏细胞、星形胶质细胞、和神经干细胞等，这些添加物的导入方法按常规方法进行即可。

该制备过程的具体操作如下：

1、将壳聚糖制成管状：准备长度约11厘米，内径9毫米，厚度约1毫米的导管。将脱乙酰度为80-85％的壳聚糖200mg溶于2％醋酸溶液100ml中，将上述溶液注射到芯棒直径9毫米，套筒的内径为10毫米的模具中，加温至120℃，以蒸馏水浸泡，取出导管。再将导管在上述壳聚糖溶液中反复浸渍和风干操作10次，并在1N的NaOH溶液中浸泡，直到导管浸出液的pH值达到pH7，该导管如图1中A所示。

2、制备胶原蛋白管：将I型胶原蛋白100mg溶于60ml 1N盐酸溶液中，而后将该溶液注入芯棒直径8毫米，套筒的内径为8.5毫米的模具中成型，并采用冷冻干燥机进行真空干燥(-70℃下干燥24小时)；然后，将制得的导管进行机械挤压成型，得到高密度的微细纤维化胶原蛋白管，该导管如图1中B所示。

3、将胶原蛋白管插入到壳聚糖导管中，并在管隙间注射填充纤维蛋白胶，即制得双层人工神经导管，如图2所示。

其中，所用的纤维蛋白胶配方为市场所售的医用蛋白胶，按说明书使用即可。

实施例2、双层人工导管用于羊坐骨神经的修复

按照实施例1的方法制备双层人工神经导管，其中每毫升纤维蛋白胶中加有100ng神经生长因子NGF。

切除羊(体重20kg)的腓总神经10厘米，将两侧的神经断端插入上述导管中，将该导管与神经重叠的部分用10-0尼龙线缝合，动态观察1年，并进行形态学、电生理学和行为学的评价。

研究结果表明，进行移植手术后第3个月，动物的行为障碍开始恢复，第6个月已经无明显行动障碍，第12个月在无负重的情况下已经恢复正常。采用WGA-HRP进行神经示踪、Neurfilament(NF)免疫组织化学染色证明有形态结构的重建；氯化金染色证明有运动终板的恢复。在电生理学的研究中也证明了躯体感觉诱发电位(SEP)和运动诱发电位(MEP)的恢复。新生的羊坐骨神经如图3所示。

实施例3、双层人工导管用于大鼠脊髓组织的修复

按照实施例1的方法，制备长5毫米，外径2.5毫米的导管。

以成年wistar大鼠脊髓全横断为模型：即进行常规外科手术，打开椎板，将大鼠脊髓胸9-10节段完全切除5毫米，把上述导管移植到损伤的局部，缝合硬脊膜。动态观察1年，并进行形态学、电生理学和BBB21行为学的评价。

研究结果表明，采用BDA进行顺行神经示踪、Neurfilament(NF)免疫组织化学染色、Gless镀银染色等均证明有形态结构的重建；采用电子显微镜观察到大量的有髓和无髓神经纤维形成；在电生理学的研究中也证明了躯体感觉诱发电位(SEP)和运动诱发电位(MEP)的恢复；BBB21评分可以达到13分；新生的大鼠脊髓组织如图4所示。

Claims (10)

1、一种双层人工神经导管，包括均由生物体内可分解吸收性材料制成的一内层导管和一外层导管，所述内层导管套装于所述外层导管内部，所述内层导管与所述外层导管的管隙间填充有纤维蛋白胶。

2、根据权利要求1所述的双层人工神经导管，其特征在于：所述生物体内可分解吸收性材料为壳聚糖及其衍生物、胶原蛋白、明胶、L-多聚赖氨酸、乳酸和ε-己内脂的共聚物、聚乳酸或聚乙二醇酸。

3、根据权利要求2所述的双层人工神经导管，其特征在于：所述外层导管由壳聚糖制成；所述内层导管由胶原蛋白制成。

4、根据权利要求1或2或3所述的双层人工神经导管，其特征在于：所述纤维蛋白胶中还含有添加物，所述添加物选自胶原蛋白、昆布氨酸、Nogo抗体、生长因子、L-多聚赖氨酸、雪旺氏细胞、星形胶质细胞、神经干细胞中的一种或几种；所述添加物的用量为胶原蛋白50-100μg/ml、昆布氨酸60-100ng/ml、Nogo抗体30-60ng/ml、生长因子10-300ng/ml、L-多聚赖氨酸60-100μg/ml。

5、权利要求3所述双层人工神经导管的制备方法，包括如下步骤：

1)制备壳聚糖导管：将壳聚糖醋酸溶液倒入芯膜模具中，加温到80-160℃，蒸馏水浸泡后取出，然后在壳聚糖醋酸溶液中反复浸渍、风干，得到壳聚糖导管；

2)制备胶原蛋白导管：将胶原蛋白盐酸溶液倒入芯膜模具中成型，经过冷冻干燥后，再进行机械挤压成型，得到胶原蛋白导管；

3)填充纤维蛋白胶：将所得胶原蛋白导管插入到壳聚糖导管中，然后将纤维蛋白胶注射入两层导管的管隙间，得到所述双层人工神经导管。

6、根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述壳聚糖为脱乙酰度为80-85％的壳聚糖；所述壳聚糖醋酸溶液是将200mg溶于100-200ml 2％醋酸溶液得到的。

7、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中经过浸渍、风干后的壳聚糖导管还需经过NaOH溶液浸泡。

8、根据权利要求5或6或7所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的胶原蛋白盐酸溶液是将100毫克胶原蛋白溶于30-100毫升1mol/L盐酸中得到的。

9、根据权利要求5或6或7所述的制备方法，其特征在于：所述纤维蛋白胶中还含有添加物，所述添加物选自胶原蛋白、昆布氨酸、Nogo抗体、生长因子、L-多聚赖氨酸、雪旺氏细胞、星形胶质细胞、和神经干细胞中的一种或几种。

10、根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述添加物的用量为胶原蛋白50-100μg/ml、昆布氨酸60-100ng/ml、Nogo抗体30-60ng/ml、生长因子10-300ng/ml、L-多聚赖氨酸60-100μg/ml。

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