CN204170151U - 一种制备磁感应性可降解神经组织工程材料的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种制备磁感应性可降解神经组织工程材料的设备，包括用于装壳聚糖/β-甘油磷酸钠溶液和磁性纳米微粒的容器，微型调速仪置于实验架的顶部架杆上，微型调速仪可将神经组织工程材料成形模具一端吊起并向下移动，微型调速仪下方设有液氮罐。进一步，所述神经组织工程材料成形模具包括中空硅胶管和两个铜管，中空硅胶管两端设有内螺纹，铜管一端表面有外螺纹可与中空硅胶管的内螺纹配合旋入中空硅胶管内，另一端为扁平状可被铁夹夹住。本实用新型的有益效果是结构简单，容易制作。
Description
技术领域
本实用新型属于长节段外周神经损伤修复技术领域，涉及一种制备磁感应性可降解神经组织工程材料的设备。
背景技术
周围神经缺损是临床最常见的创伤之一。该类型的神经损伤会使受累神经所支配的远端肢体出现完全的感觉和运动功能的双重缺失，从而导致严重残疾的发生，会给患者的工作和生活质量带来巨大的影响。
目前，临床上对于较短距离的周围神经缺损，在无张力缝合的原则基础上，多采用神经断端直接缝合的方法进行修复；而对于长距离的周围神经缺损，则往往采用自体神经移植的方法进行修复。但是，研究表明：自体神经移植仅能实现部分神经功能的恢复，且只有35％～45％的患者在接受移植后能实现运动功能的完全恢复，而感觉神经的功能恢复效果比运动神经或混合型神经要差；同时，这种治疗的方法应用仍然存在诸多的制约因素，例如二次手术、供体神经量有限、配体受体神经不匹配、易形成顽固性神经瘤和神经供区的致残问题。
组织工程神经支架是一种以天然生物材料或者人工合成的高分子聚合物为原料制备而成的，具有特殊的三维结构，用于桥接神经缺损的近端和远端，铺设通道引导再生神经长入，并实现再生神经跨越缺损生长的一种组织工程支架。目前，结构相对简单的神经导管移植物是研究的重点，经多项动物或临床研究证实，其修复长距离神经缺损效果确切。经FDA批准商业化和应用于临床桥接患者神经缺损的组织工程神经支架及相关产品主要集中在这方面。但是大多数神经导管的管壁为密封式设计，既不利于再生神经定向生长，也不利于营养物质、氧和代谢产物的运输，且需要二次手术取出残留植入结构，因而限制了多种神经导管的普及。随着研究的进一步深入，学者们对周围神经损伤局部微环境的研究也越来越重视，渴望通过改善损伤组织局部微环境促进损伤神经的再生和功能的恢复。
磁信号是普遍存在于生活的物理信号，越来越多的研究指出磁场能够定向引导多种细胞的生长，并且能够促进多种细胞分泌营养物质从而促进细胞生长。临床上，磁场作为一种非侵入性的方法被广泛应用，如磁共振成像、低频磁疗等，然而尚未有将可被外磁场磁化的神经导管修复神经缺损的报道。因此，实用新型一种新的可以通过外部磁场磁化的磁性系统，在神经导管内通过定向引导再生神经生长来促进损伤神经恢复就显得尤为重要。
为了克服这一难题，越来越多的学者开始关注一种新型材料—磁性纳米微粒(Magnetic nanoparticles，MNPs)。MNPs由于具有特殊的磁导向性、超顺磁性，以及表面可连接生化活性功能基团等特性，使其在核酸分析、临床诊断、靶向药物、酶和细胞固定化等领域的应用得到了广泛的发展，其特点是：①超顺磁性，MNPs为FeO和Fe2O3的混合价态化合物，其物理长度恰好处于纳米量级(50nm以下)，在受到外加磁场作用时，磁性纳米微粒中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上出现与磁场强度方向一致的定向排列，而当外加磁场消失后，粒子的磁性消失。②靶向性，MNPs在外加磁场导向作用下，能靶向性移动、聚集，产生局部特异性浓集，从而实现选择性成像。Chertok等将MNPs注入小鼠静脉，在0.4T磁场中可以选择性聚集在小鼠脑胶质细胞瘤中进行显影。③良好的生物相容性，尽管目前MNPs在体内的代谢过程还未完全阐明，但大量的研究表明其具有良好的生物相容性。Feng等将MNPs注入小鼠体内后，对其尿液及血清中的代谢物进行分析，发现α-苯基琥珀酰亚胺-n-戊酸等代谢产物量仅有细微变化，对小鼠生理无影响。Levy等模仿体内环境，显示纳米微粒分解为纳米晶体，并能稳定悬浮于体液中。Stamopoulos等报道MNPs对人类白细胞、红细胞及血小板无明显影响。N.Bock用简单经济的浸润包被(dip-coating)方法，将MNPs与羟磷灰石-壳聚糖骨再生支架复合，制备了新型磁性骨组织工程支架，对其进行检测，发现其磁性稳定性良好，并且对骨髓间充质干细胞的活性无影响。Yulia Sapir等报道MNPs与藻酸钠制得的磁性材料能够促进内皮细胞体外成血管化，进一步提示了基于MNPs制得的磁性材料在生物学领域的应用前景。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种制备磁感应性可降解神经组织工程材料的设备，可方便的进行磁感应性可降解神经组织工程材料的制备。
本实用新型所采用的技术方案是包括用于装壳聚糖/β-甘油磷酸钠溶液和磁性纳米微粒的容器，微型调速仪置于实验架的顶部架杆上，微型调速仪可将神经组织工程材料成形模具一端吊起并向下移动，微型调速仪下方设有液氮罐。
进一步，所述神经组织工程材料成形模具包括中空硅胶管和两个铜管，中空硅胶管两端设有内螺纹，铜管一端表面有外螺纹可与中空硅胶管的内螺纹配合旋入中空硅胶管内，另一端为扁平状可被铁夹夹住。
本实用新型的有益效果是结构简单，容易制作。
附图说明
图1是本实用新型的新型磁感应性可降解神经组织工程材料制备设备示意图；
图2是本实用新型神经组织工程材料成形模具结构示意图。
图中，1.容器，2.微型调速仪，3.实验架，4.神经组织工程材料成形模具，5.液氮罐，401.中空硅胶管，402.铜管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
本实用新型的制备设备如图1所示，图1中容器1装有壳聚糖/β-甘油磷酸钠溶液和磁性纳米微粒，微型调速仪2置于实验架3上，微型调速仪2上吊有神经组织工程材料成形模具4，神经组织工程材料成形模具4底部是液氮罐5。其中，神经组织工程材料成形模具4的中空硅胶管401内部充有磁性凝胶状混浊液，中空硅胶管401两头插有铜管402。两头的铜管402一端可通过表面的螺旋纹配合中空硅胶管401内部螺旋纹旋入中空硅胶管401中，铜管402另一端为扁平状，当将中空硅胶管401内部充满磁性凝胶状混浊液时，将铜管402旋紧封住开口，可用连接微型调速仪2的夹子将铜管402扁平状一端夹住吊起，图2是本实用新型神经组织工程材料成形模具4的结构图。
实施例1：
(1)分别配制0.1mol/L的Fe3+及Fe2+溶液，在通氮气条件下，按照Fe3+:Fe2+摩尔比为2:1混合，机械搅拌3h，使其充分混合。在持续通氮气条件下，在混合溶液中滴加1mol/L的NaOH溶液，直至混合溶液pH＝9，得到黑色沉淀。然后水浴加热2h，然后静置5h后，移去上层清液，将生成的粒子减压抽滤，用蒸馏水及无水乙醇反复进行洗涤，洗去粒子表面的杂质离子，将获得的粒子在50℃下真空干燥，研磨过筛，得到MNPs。
(2)分别称取壳聚糖和β-甘油磷酸钠，壳聚糖和β-甘油磷酸钠的质量分别为50mg、5mg，称取(1)中制得的MNPs5mg。
(3)按每20mg壳聚糖加入1.2ml的冰醋酸，将量取的冰醋酸溶液与壳聚糖混合，经22h的溶解处理，制得壳聚糖混浊液；按每1mgβ-甘油磷酸钠加入1ml去离子水，充分搅拌后，制得β-甘油磷酸钠溶液；用β-甘油磷酸钠溶液滴定壳聚糖混浊液，最终pH＝7.0，然后在预冷好的Alphal-2型冷冻干燥机中冻干24h，其中冷冻干燥机设置的参数为：-60℃、100mtorr，获得壳聚糖/β-甘油磷酸钠混合物粉末；然后在100mg壳聚糖/β-甘油磷酸钠混合物粉末中加入5mgMNPs，加入5.25ml去离子水，于2℃条件下恒温搅拌100min，搅拌速度为15000rpm，即得到磁性混浊液；将磁性混浊液先进行抽真空处理20h后再静置10h，得到磁性凝胶状混浊液。
(4)将(3)中的磁性凝胶状混浊液注入神经组织工程材料成形模具4中，以小铁夹固定神经组织工程材料成形模具4的一端；在微型调速仪2下，以垂钓的方式将神经组织工程材料成形模具4顺轴向以2×10-5m/s的速度缓慢浸入液氮中，对注入神经组织工程材料成形模具4中的磁性凝胶状混浊液进行冷淋固形处理，待神经组织工程材料成形模具4完全浸入液氮后，继续在液氮中保留10h；将神经组织工程材料成形模具4连同内部注入的磁性凝胶状混浊液一同转入-80℃的冰箱中冷藏；
(5)冷藏24h后，将神经组织工程材料成形模具4从-80℃的冰箱中取出，迅速去除成形模具两端的铜管；将神经组织工程材料成形模具4放置于预冷好的Alphal-2型冷冻干燥机中冻干36h；其中冷冻干燥机设置的参数为：-60℃、100mtorr；将冻干处理后的成形模具先放置于真空状态下并升温至0℃保持4h，之后再升温至20℃，保持30min，解除真空状态，最后升至常温；将神经导管从神经组织工程材料成形模具4中取出，按不同的要求，裁剪成各种不同长度的神经导管，神经导管横截面的外径为2.5mm，内径为1.5mm，即制备得到磁性可降解神经组织工程材料。
(6)将称取的京尼平与无水乙醇混合，京尼平的质量占混合溶液总质量的1％；将(5)中制得的磁性可降解神经组织工程材料放入配制的京尼平和无水乙醇混合溶液中进行交联处理，交联时间为46h，每克的磁性可降解神经组织工程材料加入20ml的京尼平和无水乙醇混合溶液；经交联处理后，将磁性可降解神经组织工程材料用去离子水和质量百分浓度为95％的酒精反复清洗25min；将清洗后的磁性可降解神经组织工程材料置于常温下干燥一周，最后用60Co照射磁性可降解神经组织工程材料进行消毒处理，得到消毒后的磁性可降解神经组织工程材料。
实施例2
(1)分别配制0.1mol/L的Fe3+及Fe2+溶液，在通氮气条件下，按照Fe3+:Fe2+摩尔比为2:1混合，机械搅拌3.5h，使其充分混合。在持续通氮气条件下，在混合溶液中滴加1mol/L的NaOH溶液，直至混合溶液pH＝9.5，得到黑色沉淀。然后水浴加热2h，然后静置5h后，移去上层清液，将生成的粒子减压抽滤，用蒸馏水及无水乙醇反复进行洗涤，洗去粒子表面的杂质离子，将获得的粒子在50℃下真空干燥，研磨过筛，得到MNPs。
(2)分别称取壳聚糖和β-甘油磷酸钠，壳聚糖和β-甘油磷酸钠的质量分别为50mg、5mg，称取(1)中制得的MNPs10mg。
(3)按每20mg壳聚糖加入1.2ml的冰醋酸，将量取的冰醋酸溶液与壳聚糖混合，经24h的溶解处理，制得壳聚糖混浊液；按每1mgβ-甘油磷酸钠加入1ml去离子水，充分搅拌后，制得β-甘油磷酸钠溶液；用β-甘油磷酸钠溶液滴定壳聚糖混浊液，最终pH＝7.1，然后在预冷好的Alphal-2型冷冻干燥机中冻干24h，其中冷冻干燥机设置的参数为：-60℃、100mtorr，获得壳聚糖/β-甘油磷酸钠混合物粉末；然后在100mg壳聚糖/β-甘油磷酸钠混合物粉末中加入10mgMNPs，加入5.5ml去离子水，于2℃条件下恒温搅拌100min，搅拌速度为15000rpm，即得到磁性混浊液；将磁性混浊液先进行抽真空处理22h，再静置10h，得到磁性凝胶状混浊液。
(4)将(3)中的磁性凝胶状混浊液注入神经组织工程材料成形模具4中，以小铁夹固定神经组织工程材料成形模具4的一端；在微型调速仪下，以垂钓的方式将神经组织工程材料成形模具4顺轴向以2×10-5m/s的速度缓慢浸入液氮中，对注入神经组织工程材料成形模具4中的磁性凝胶状混浊液进行冷淋固形处理，待神经组织工程材料成形模具4完全浸入液氮后，继续在液氮中保留12h；将成形模具连同内部注入的磁性凝胶状混浊液一同转入-80℃的冰箱中冷藏；
(5)冷藏24h后，将神经组织工程材料成形模具4从-80℃的冰箱中取出，迅速去除神经组织工程材料成形模具4两端的铜管402；将成形模具放置于预冷好的Alphal-2型冷冻干燥机中冻干38h；其中冷冻干燥机设置的参数为：-60℃、100mtorr；将冻干处理后的神经组织工程材料成形模具4先放置于真空状态下并升温至0℃保持5h，之后再升温至22℃，保持45min，解除真空状态，最后升至常温；将神经导管从神经组织工程材料成形模具4中取出，按不同的要求，裁剪成各种不同长度的神经导管，神经导管横截面的外径为2.5mm，内径为1.5mm，即制备得到磁性可降解神经组织工程材料。
(6)将称取的京尼平与无水乙醇混合，京尼平的质量占混合溶液总质量的1％；将(5)中制得的磁性可降解神经组织工程材料放入配制的京尼平和无水乙醇混合溶液中进行交联处理，交联时间为48h，每克的磁性可降解神经组织工程材料加入20ml的京尼平和无水乙醇混合溶液；经交联处理后，将磁性可降解神经组织工程材料用去离子水和质量百分浓度为95％的酒精反复清洗30min；将清洗后的磁性可降解神经组织工程材料置于常温下干燥一周，最后用60Co照射磁性可降解神经组织工程材料进行消毒处理，得到消毒后的磁性可降解神经组织工程材料。
实施例3
(1)分别配制0.1mol/L的Fe3+及Fe2+溶液，在通氮气条件下，按照Fe3+:Fe2+摩尔比为2:1混合，机械搅拌4h，使其充分混合。在持续通氮气条件下，在混合溶液中滴加1mol/L的NaOH溶液，直至混合溶液pH＝10，得到黑色沉淀。然后水浴加热2h，然后静置5h后，移去上层清液，将生成的粒子减压抽滤，用蒸馏水及无水乙醇反复进行洗涤，洗去粒子表面的杂质离子，将获得的粒子在50℃下真空干燥，研磨过筛，得到MNPs。
(2)分别称取壳聚糖和β-甘油磷酸钠，壳聚糖和β-甘油磷酸钠的质量分别为50mg、5mg，称取(1)中制得的MNPs20mg。
(3)按每20mg壳聚糖加入1.2ml的冰醋酸，将量取的冰醋酸溶液与壳聚糖混合，经26h的溶解处理，制得壳聚糖混浊液；按每1mgβ-甘油磷酸钠加入1ml去离子水，充分搅拌后，制得β-甘油磷酸钠溶液；用β-甘油磷酸钠溶液滴定壳聚糖混浊液，最终pH＝7.2，然后在预冷好的Alphal-2型冷冻干燥机中冻干24h，其中冷冻干燥机设置的参数为：-60℃、100mtorr，获得壳聚糖/β-甘油磷酸钠混合物粉末；然后在100mg壳聚糖/β-甘油磷酸钠混合物粉末中加入20mgMNPs，加入6ml去离子水，于6℃条件下恒温搅拌120min，搅拌速度为15000rpm，即得到磁性混浊液；将磁性混浊液先进行抽真空处理24h，再静置10h，得到磁性凝胶状混浊液。
(4)将(3)中的磁性凝胶状混浊液注入神经组织工程材料成形模具4中，以小铁夹固定神经组织工程材料成形模具4的一端；在微型调速仪下，以垂钓的方式将神经组织工程材料成形模具4顺轴向以2×10-5m/s的速度缓慢浸入液氮中，对注入神经组织工程材料成形模具4中的磁性凝胶状混浊液进行冷淋固形处理，待神经组织工程材料成形模具4完全浸入液氮后，继续在液氮中保留14h；将神经组织工程材料成形模具4连同内部注入的磁性凝胶状混浊液一同转入-80℃的冰箱中冷藏；
(5)冷藏24h后，将成形模具从-80℃的冰箱中取出，迅速去除成形模具两端的铜管；将成形模具放置于预冷好的Alphal-2型冷冻干燥机中冻干50h；其中冷冻干燥机设置的参数为：-60℃、100mtorr；将冻干处理后的成形模具先放置于真空状态下并升温至0℃保持6h，之后再升温至24℃，保持60min，解除真空状态，最后升至常温；将神经导管从神经组织工程材料成形模具4中取出，按不同的要求，裁剪成各种不同长度的神经导管，神经导管横截面直径2mm，即制备得到磁性可降解神经组织工程材料。
(6)将称取的京尼平与无水乙醇混合，京尼平的质量占混合溶液总质量的1％；将(5)中制得的磁性可降解神经组织工程材料放入配制的京尼平和无水乙醇混合溶液中进行交联处理，交联时间为50h，每克的磁性可降解神经组织工程材料加入20ml的京尼平和无水乙醇混合溶液；经交联处理后，将磁性可降解神经组织工程材料用去离子水和质量百分浓度为95％的酒精反复清洗35min；将清洗后的磁性可降解神经组织工程材料置于常温下干燥一周，最后用60Co照射磁性可降解神经组织工程材料进行消毒处理，得到消毒后的磁性可降解神经组织工程材料。
实施例1、2、3中，制备磁性可降解神经组织工程材料用到的主要原料为壳聚糖、β-甘油磷酸钠及磁性纳米微粒。其中：
壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰基的产物，具有无毒性、无免疫原性、无热源反应、不溶血等特性，其可生物降解性和良好的生物相容性、成膜性，使其成为一种理想的安全可靠的天然生物活性支架材料。
β-甘油磷酸钠主要用于合成泛酸和泛酸钙、肌肽、帕米膦酸钠、巴柳氮等，在医药、饲料、食品等领域应用广泛，具有良好的生物相容性。
磁性纳米微粒，由于具有特殊的磁导向性、超顺磁性，以及表面可连接生化活性功能基团等特性，使其在核酸分析、临床诊断、靶向药物、酶和细胞固定化等领域的应用得到了广泛的发展，具有超顺磁性、靶向性和良好的生物相容性。
制备磁性可降解神经组织工程材料采用的神经组织工程材料成形模具4，如图2所示，包括有中空硅胶管401，中空硅胶管401的两端各连接有一个大小相同的实心铜柱401，一端为扁平状，中空硅胶管401之间填充有磁性凝胶状混浊液，其中，实心铜柱402的尺寸为：长2cm，直径2mm；中空硅胶管401的尺寸为：长10cm，横截面外径为2.5mm，横截面内径为2mm。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种制备磁感应性可降解神经组织工程材料的设备，其特征在于：包括用于装壳聚糖/β-甘油磷酸钠溶液和磁性纳米微粒的容器(1)，微型调速仪(2)置于实验架(3)的顶部架杆上，微型调速仪(2)可将神经组织工程材料成形模具(4)一端吊起并向下移动，微型调速仪(2)下方设有液氮罐(5)。
2.按照权利要求1所述一种制备磁感应性可降解神经组织工程材料的设备，其特征在于：所述神经组织工程材料成形模具(4)包括中空硅胶管(401)和两个铜管(402)，中空硅胶管(401)两端设有内螺纹，铜管(402)一端表面有外螺纹可与中空硅胶管(401)的内螺纹配合旋入中空硅胶管(401)内，另一端为扁平状可被铁夹夹住。
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| CN112972778A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 华中科技大学 | 一种人工膀胱铁磁复合物及其制备方法 |
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