CN219290254U - 用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，所述装置包括形状记忆聚合物填充体，和用于包覆填充体和断裂神经两端的形状记忆聚合物包覆体；所述形状记忆聚合物填充体内部具有供神经修复生长的通道，所述柔性形状记忆包覆体和形状记忆聚合物填充体同时具备形状记忆、导电、生物相容性和生物降解性特性。通过对具有形状记忆效应的装置进行预变形处理，使神经导管与断裂神经两端更紧密包裹，利于电信号在神经束中的传导。形状记忆聚合物和导电聚合物形成的半互穿聚合物网络结构，使导电聚合物嵌入到基体中，实现导电功能的同时，增加导电稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于生物医学材料和植入医疗器械领域，具体涉及一种用于神经修复的装置。
背景技术
神经损伤的治疗和修复一直以来是神经医学领域棘手的问题之一。周围神经受损后，神经生长速度缓慢，受损神经容易与周围组织发生粘连，形成神经瘢痕。此外，神经损伤后会使其所支配的功能区域发生运动和感觉功能障碍，继而引发肌肉萎缩，造成不可逆转的损伤。神经移植和断端缝合可以有效地治疗神经损伤，但供体来源有限、供体与受体神经直径不匹配、免疫排斥以及修复距离较短等问题限制了其在临床中的使用。目前寻找优良的自体神经替代物，同时以各种途径促进周围神经快速、精确再生具有重要的研究价值和临床应用前景。基于神经较强的自我修复再生能力，神经导管可为神经修复和再生提供一个特定的微环境，进而通过神经趋化诱导、神经营养作用等方式促进神经再生。
电刺激可以有效地调节和控制细胞的粘附、增殖、迁移和分化，其在神经方向的作用已被广泛证实，尤其是在防止神经周围肌肉萎缩和促进周围神经再生方面。因此，将神经导管与电刺激相结合，从而刺激和引导神经的生长及轴突再生。虽然目前已有关于电刺激促进神经修复装置的专利文献，但这些装置都存在着不同的问题
公开号为CN 111408046 A的中国专利文献公开了一种促进体内神经修复的电刺激系统，该系统包括纳米发电机、导线和电极。利用纳米发电机产生持续电流和电压，经导线传给电极，实现电刺激促进神经组织和细胞的损害修复和功能重建的目的。所述电极是在聚亚酰胺柔性基底上由金和/或铂经微纳加工制成。该装置虽然能实现修复受损神经的目的，但刺激区域有限。同时装置在体内通过导线连接，不利于其在体内的长距离传输以及柔性化制作。
公开号为CN 211634499 U的中国专利文献公开了一种图化的石墨烯神经导管，通过在中空的管本体中储存药物加速神经修复，同时在管壁利用沟槽状图案诱导神经定向生长。利用石墨烯的导电性促进神经的再生，成本较高，加工技术较复杂。随着药物的释放，管本体的中空区域逐渐变大，不利于神经的定向生长。
公开号为CN 109793594 A的中国专利文献公布了一种可自发电刺激的嵌段结构导电神经导管及其制备方法，该神经导管能够利用人体内的葡萄糖和氧气自发产生电刺激，促进神经生长。所使用的导电基底膜采用碳纳米管、石墨烯等碳系导电物质，价格昂贵。除此之外，电刺激虽然可以加速神经的生长，但不能调节其定向生长。
公开号为CN 210354990 U的中国专利文献公布了一种修复神经缺损用神经导管。该神经导管通过设置纵向贯通的独立通道诱导神经组织细胞的定向迁移和生长，同时增大孔隙内壁的粗糙度，促进细胞的粘附，提高周围神经缺损的修复效果。通过3D打印根据神经的尺寸定制，且原料制备时间较长，不具有广泛适应性。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述问题，为了解决当前神经损伤的治疗和修复成本高、治疗范围有限、不利于神经的定向生长等问题，本实用新型提供了一种用于神经修复的形状记忆聚合物装置。通过对具有形状记忆效应的装置进行预变形处理，使神经导管与断裂神经两端更紧密包裹，利于电信号在神经束中的传导。所述形状记忆聚合物装置，利用其导电性促进神经细胞的粘附、增殖、迁移和分化。利用其导电微孔和贯穿导电通道诱导神经的定向生长。形状记忆聚合物和导电聚合物形成的半互穿聚合物网络结构，使导电聚合物嵌入到基体中，实现导电功能的同时，增加导电稳定性。
一种用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，其特征在于，包括：形状记忆聚合物填充体，和用于包覆形状记忆聚合物填充体和断裂神经两端的形状记忆聚合物包覆体；所述形状记忆聚合物填充体内部具有供神经修复生长的通道，所述形状记忆聚合物包覆体和形状记忆聚合物填充体同时具备形状记忆、导电、生物相容性和生物降解性特性。
进一步地，所述形状记忆聚合物填充体内部的供神经修复生长的通道为三维网络状孔隙和/或者、贯穿形状记忆聚合物填充体的轴向通道。
进一步地，所述形状记忆聚合物包覆体和形状记忆聚合物填充体为具有生物相容性和生物可降解特性的形状记忆聚合物和导电聚合物形成的半互穿聚合物网络结构(简称IPN结构)，用于神经修复的形状记忆聚合物装置的电导率范围为10-7S/cm～104S/cm；述形状记忆聚合物装置的形状固定率范围是70～99％；在受热后发生形状恢复，形状恢复率范围为20％～99％，形状恢复温度范围为25℃～50℃。
进一步的，所述形状记忆聚合物装置的生物相容性等级为0级或1级。
进一步地，具有三维网络状孔隙结构的形状记忆聚合物填充体为形状记忆聚合物发泡材料。
进一步地，形状记忆聚合物包覆体和形状记忆聚合物填充体基体材料为：壳聚糖、胶原、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙醇酸中的一种或多种；所述导电聚合物为聚苯胺。
进一步地，所述三维网络状孔隙结构的形状记忆聚合物填充体微孔直径为4～50μm。
进一步地，贯穿形状记忆聚合物填充体的轴向通道直径为50μm～150μm，呈均匀分布。
相对于现有技术，本实用新型的特点是：利用形状记忆聚合物的形状记忆效应使装置以更小的体积植入患处并与断裂神经两段紧密包覆；利用填充体自身的导电通道和导电微空隙通道诱导神经束沿着填充体径向生长，同时刺激神经套膜周围的肌肉使其减缓萎靡；基于自身的电刺激，加快神经生长因子诱导的神经细胞分化，促进神经的重建。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
1.本实用新型提供的一种用于神经修复的形状记忆聚合物装置的制备过程不受环境温度影响，制备过程简单，设备要求低，污染少，成本低。
2.利用形状记忆效应的原理，将形状记忆聚合物装置通过预变形使体积压缩，以较小的体积植入到患处，减少患者的痛苦，缩短愈合时间；通过热驱动形状恢复，使填充体和神经断裂两端紧密接触，有利于电刺激的实施。
3.利用填充体中的微孔通道和导电通路，加速神经修复的同时诱导神经的定向生长。
4.将导电聚合物引入到形状记忆聚合物装置中，使其具有弱电性，符合人体生理电流，有利于神经细胞的生长，进而加速神经修复。
5.该装置满足神经生长所需要的电刺激，同时具备传统神经导管所具备的良好的生物相容性和机械强度，同时诱导神经的定向生长，微孔通道和导电通路适合细胞生长，有利于周围神经再生。
附图说明
图1是本实用新型的形状记忆填充体俯视图。
图2是本实用新型的形状记忆填充体主视图。
图3是本实用新型的形状记忆管状包覆体示意图。
图4是本实用新型的形状记忆卷曲状包覆体示意图。
图5是本实用新型的形状记忆卷曲状包覆体经预变形处理后示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
本实用新型所述的用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，如图1、图2、图3所示，包括形状记忆聚合物填充体1，和用于包覆形状记忆聚合物填充体1和断裂神经两端的形状记忆聚合物包覆体3；所述形状记忆聚合物填充体1内部具有供神经修复生长的通道，所述形状记忆聚合物包覆体3和形状记忆聚合物填充体1同时具备形状记忆、导电、生物相容性和生物降解性特性。所述形状记忆聚合物填充体1内部的供神经修复生长的通道为三维网络状孔隙和/或者、贯穿形状记忆聚合物填充体1的轴向通道。
所述形状记忆聚合物包覆体3和形状记忆聚合物填充体1为具有生物相容性和生物可降解特性的形状记忆聚合物和导电聚合物形成的半互穿聚合物网络结构，用于神经修复的形状记忆聚合物装置的电导率范围为10-7S/cm～104S/cm；所述形状记忆聚合物装置的形状固定率范围是70～99％；在受热后发生形状恢复，形状恢复率范围为20％～99％，形状恢复温度范围为25℃～50℃。
其中，具有三维网络状孔隙结构的形状记忆聚合物填充体1为形状记忆聚合物发泡材料。形状记忆聚合物包覆体3和形状记忆聚合物填充体1基体材料为：壳聚糖、胶原、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙醇酸中的一种或多种；所述导电聚合物为聚苯胺。所述三维网络状孔隙结构的形状记忆聚合物填充体1微孔直径为4～50μm。贯穿形状记忆聚合物填充体1的轴向通道直径为50μm～150μm，呈均匀分布。
所述用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置的神经修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备形状记忆聚合物填充体1，使其长度和断裂神经两端距离相匹配，其直径和断裂神经套膜内径相匹配，将其固定于神经断裂位置，并用于神经断裂面相接触。
(2)形状记忆聚合物包覆体3薄膜初始形状为卷曲形，如图4所示，经预变形处理后为平面型；将其置于神经断裂位置，施加刺激使其发生卷曲恢复，从而将形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密包覆，如图5所示。
(3)在所述形状记忆聚合物包覆体3和所述形状记忆聚合物填充体1两端施加电刺激，从而加速神经束和神经套膜的生长，并通过形状记忆聚合物填充体1自身的导电孔道和导电微孔隙通道诱导神经束沿着形状记忆聚合物填充体1轴向生长；同时刺激神经套膜周围的肌肉使其减缓萎缩；基于电刺激，加快神经生长因子诱导的神经细胞分化，促进神经的重建。
或者采用以下方式进行神经修复，具体包括以下步骤：
(1)制备柱状形状记忆聚合物填充体1，使初始长度和断裂神经两端距离相匹配，其直径和断裂神经套膜内径相匹配，将其沿着径向和轴向同时进行压缩处理并置于神经断裂位置。
(2)形状记忆聚合物包覆体3薄膜初始形状为管状，使初始长度和断裂神经两端距离相匹配，其直径和断裂神经套膜外径相匹配；经径向扩展的预变形处理为直径增大的管状。
(3)将压缩预变形处理的柱形形状记忆聚合物填充体1置于经预变形处理的所述形状记忆聚合物包覆体3套管中，施加刺激使二者发生形状恢复，从而所述形状记忆聚合物包覆体3将所述形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密包覆，且所述形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密接触。
(4)在所述形状记忆聚合物包覆体3和所述形状记忆聚合物填充体1两端施加电刺激，从而加速神经束和神经套膜的生长，并通过所述形状记忆聚合物填充体1的贯穿通道和/或三维网络状空隙通道诱导神经束沿着形状记忆聚合物填充体1轴向生长；同时刺激神经套膜周围的肌肉使其减缓萎缩，基于自身的电刺激，加快神经生长因子诱导的神经细胞分化，促进神经的重建。
实施例一：用于神经修复的形状记忆聚合物装置制备方法
以壳聚糖为原料，制备柱状发泡材料和卷曲状形状记忆聚合物包覆体3，并在发泡材料沿着径向加工贯穿的均匀分布的孔通道，并将其和形状记忆聚合物包覆体3置于苯胺溶剂中，使二者发生充分溶胀，形成贯穿的微孔隙通道。2小时后放入过氧乙酸溶液中氧化聚合成导电聚苯胺，10分钟溶胀聚合完成。将分布有聚苯胺大分子链的分子复合材料干燥处理。使用形状记忆柔性聚合物包裹圆柱形发泡材料，使圆柱形发泡材料与柔性基体充分接触。将材料进行干燥处理，获得导电的形状记忆聚合物包覆体3和导电的形状记忆聚合物填充体1。
实施例二：用于神经修复的形状记忆聚合物装置制备方法
以聚己内酯为原料，制备柱状发泡材料和卷曲状形状记忆聚合物包覆体3，并在发泡材料沿着径向加工贯穿的均匀分布的孔通道，并将其和形状记忆聚合物包覆体3置于苯胺溶剂中，使二者发生充分溶胀，形成贯穿的微孔隙通道。8小时后放入次氯酸钠溶液中氧化聚合成导电聚苯胺，15分钟溶胀聚合完成。将分布有聚苯胺大分子链的分子复合材料干燥处理。使用形状记忆柔性聚合物包裹圆柱形发泡材料，使圆柱形发泡材料与柔性基体充分接触。将材料进行干燥处理，获得导电的形状记忆聚合物包覆体3和导电的形状记忆聚合物填充体1。
实施例三：用于神经修复的形状记忆聚合物装置制备方法
以聚氨酯为原料，制备柱状发泡材料和管状形状记忆聚合物包覆体3，并在发泡材料沿着径向加工贯穿的均匀分布的孔通道，并将其和形状记忆聚合物包覆体3置于苯胺溶剂中，使二者发生充分溶胀，形成贯穿的微孔隙通道。12小时后放入重铬酸钠溶液中氧化聚合成导电聚苯胺，30分钟溶胀聚合完成。将分布有聚苯胺大分子链的分子复合材料干燥处理。使用形状记忆柔性聚合物包裹圆柱形发泡材料，使圆柱形发泡材料与柔性基体充分接触。将材料进行干燥处理，获得导电的形状记忆聚合物包覆体3和导电的形状记忆聚合物填充体1。
实施例四：用于神经修复的形状记忆聚合物装置制备方法
以聚乳酸为原料，制备柱状发泡材料和卷曲状形状记忆聚合物包覆体3，并在发泡材料沿着径向加工贯穿的均匀分布的孔通道，并将其和形状记忆聚合物包覆体3置于苯胺溶剂中，使二者发生充分溶胀，形成贯穿的微孔隙通道。6小时后放入络酸溶液中氧化聚合成导电聚苯胺，25分钟溶胀聚合完成。将分布有聚苯胺大分子链的分子复合材料干燥处理。使用形状记忆柔性聚合物包裹圆柱形发泡材料，使圆柱形发泡材料与柔性基体充分接触。将材料进行干燥处理，获得导电的形状记忆聚合物包覆体3和导电的形状记忆聚合物填充体1。
实施例五：用于神经修复的形状记忆聚合物装置制备方法
以聚乙烯醇为原料，制备柱状发泡材料和管状形状记忆聚合物包覆体3，并在发泡材料沿着径向加工贯穿的均匀分布的孔通道，并将其和形状记忆聚合物包覆体3置于苯胺溶剂中，使二者发生充分溶胀，形成贯穿的微孔隙通道。4小时后放入过硼酸钾溶液中氧化聚合成导电聚苯胺，15分钟溶胀聚合完成。将分布有聚苯胺大分子链的分子复合材料干燥处理。使用形状记忆柔性聚合物包裹圆柱形发泡材料，使圆柱形发泡材料与柔性基体充分接触。将材料进行干燥处理，获得导电的形状记忆聚合物包覆体3和导电的形状记忆聚合物填充体1。
实施例六：用于神经修复的形状记忆聚合物装置的修复方法
制备柱状形状记忆壳聚糖填充体，使初始长度和断裂神经两端距离相匹配，其直径和断裂神经套膜内径相匹配，将其沿着径向和轴向同时进行压缩处理并置于神经断裂位置。将与断裂神经长度相匹配的管状壳聚糖形状记忆聚合物包覆体3经径向扩展的预变形处理为直径增大的管状。将压缩预变形处理的柱形形状记忆聚合物填充体1置于扩径预变形处理的形状记忆聚合物包覆体3套管中，施加刺激使二者发生形状恢复。从而形状记忆聚合物包覆体3将形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密包覆，且形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密接触。在形状记忆聚合物包覆体3和形状记忆聚合物填充体1两端施加电刺激，从而加速神经束和神经套膜的生长，并通过形状记忆聚合物填充体1自身的导电孔道和导电微空隙通道诱导神经束沿着形状记忆聚合物填充体1径向生长；同时刺激神经套膜周围的肌肉使其减缓萎缩。基于自身的电刺激，加快神经生长因子诱导的神经细胞分化，促进神经的重建。
实施例七：用于神经修复的形状记忆聚合物装置的修复方法
制备形状记忆聚己内酯填充体，使其长度和断裂神经两端距离相匹配，其直径和断裂神经套膜内径相匹配，将其固定于神经断裂位置，并用于神经断裂面相接触。形状记忆聚己内酯形状记忆聚合物包覆体3薄膜初始形状为卷曲形，经预变形处理后为平面型。将其置于神经断裂位置，施加刺激使其发生卷曲恢复，从而将形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密包覆。在形状记忆聚合物包覆体3和形状记忆聚合物填充体1两端施加电刺激，从而加速神经束和神经套膜的生长，并通过形状记忆聚合物填充体1自身的导电孔道和导电微孔隙通道诱导神经束沿着形状记忆聚合物填充体1径向生长；同时刺激神经套膜周围的肌肉使其减缓萎缩。基于自身的电刺激，加快神经生长因子诱导的神经细胞分化，促进神经的重建。
实施例八：用于神经修复的形状记忆聚合物装置的修复方法
制备柱状形状记忆聚乳酸填充体，使初始长度和断裂神经两端距离相匹配，其直径和断裂神经套膜内径相匹配，将其沿着径向和轴向同时进行压缩处理并置于神经断裂位置。形状记忆聚乳酸形状记忆聚合物包覆体3薄膜初始形状为卷曲形，经预变形处理后为平面型。将其置于神经断裂位置，施加刺激使其发生卷曲恢复，从而将形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密包覆。将压缩预变形处理的柱形形状记忆聚合物填充体1置于经预变形处理的形状记忆聚合物包覆体3平面上，施加刺激使二者发生形状恢复，从而形状记忆聚合物包覆体3将形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密包覆，且形状记忆聚合物填充体1和神经断裂两端紧密接触。在形状记忆聚合物包覆体3和形状记忆聚合物填充体1两端施加电刺激，从而加速神经束和神经套膜的生长，并通过形状记忆聚合物填充体1自身的导电孔道和导电微空隙通道诱导神经束沿着形状记忆聚合物填充体1径向生长；同时刺激神经套膜周围的肌肉使其减缓萎缩。基于自身的电刺激，加快神经生长因子诱导的神经细胞分化，促进神经的重建。
所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，其特征在于，包括：形状记忆聚合物填充体(1)，和用于包覆形状记忆聚合物填充体(1)和断裂神经两端的形状记忆聚合物包覆体(3)；所述形状记忆聚合物填充体(1)内部具有供神经修复生长的通道，所述形状记忆聚合物包覆体(3)和形状记忆聚合物填充体(1)同时具备形状记忆、导电、生物相容性和生物降解性特性。
2.根据权利要求1所述的用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，其特征在于，所述形状记忆聚合物填充体(1)内部的供神经修复生长的通道为三维网络状孔隙和/或者、贯穿形状记忆聚合物填充体(1)的轴向通道。
3.根据权利要求2所述的用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，其特征在于，所述形状记忆聚合物包覆体（3）和形状记忆聚合物填充体(1)为具有生物相容性和生物可降解特性的形状记忆聚合物和导电聚合物形成的半互穿聚合物网络结构，用于神经修复的形状记忆聚合物装置的电导率范围为10-7S/cm~104S/cm；所述形状记忆聚合物装置的形状固定率范围是70~99%；在受热后发生形状恢复，形状恢复率范围为20%~99%，形状恢复温度范围为25℃~50℃。
4.根据权利要求2所述的用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，其特征在于，具有三维网络状孔隙结构的形状记忆聚合物填充体(1)为形状记忆聚合物发泡材料。
5.根据权利要求3所述的用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，其特征在于，形状记忆聚合物包覆体(3)和形状记忆聚合物填充体(1)基体材料为：壳聚糖、胶原、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙醇酸中的一种；所述导电聚合物为聚苯胺。
6.根据权利要求2所述的用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，其特征在于，所述三维网络状孔隙结构的形状记忆聚合物填充体(1)微孔直径为4~50μm。
7.根据权利要求2所述的用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置，其特征在于，贯穿形状记忆聚合物填充体(1)的轴向通道直径为50μm~150μm，呈均匀分布。
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|---|---|---|---|
| CN202120426060.5U CN219290254U (zh) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | 用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置 |
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| CN202120426060.5U CN219290254U (zh) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | 用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置 |
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| CN202120426060.5U Active CN219290254U (zh) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | 用于神经修复的导电形状记忆聚合物装置 |
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| CN (1) | CN219290254U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116899014A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-20 | 上海工程技术大学 | 一种三维拓扑结构多通道神经导管及其制备方法 |
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2021
- 2021-02-26 CN CN202120426060.5U patent/CN219290254U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116899014A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-20 | 上海工程技术大学 | 一种三维拓扑结构多通道神经导管及其制备方法 |
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