一种神经导管支架及其制备和应用

本发明属于生物医学领域，特别涉及一种神经导管支架及其制备和应用。

背景技术：

1、神经系统作为人体极其重要的部分，承担着如感知周围环境变化、调控身体机能、维持正常的生理活动等作用。神经系统具有复杂的生理结构，主要分为脑神经、脊神经以及植物神经等三大部分。脑神经和脊神经在进化过程中形成了如颅骨和脊椎等较强的物理保护机制，不容易受到外界的影响造成机械病损。然而植物神经主要集中分布在周围神经系统，在结构上由众多神经纤维聚集成神经束，并外表层包裹结缔组织构成的膜，进而形成植物神经束。正常情况下，植物神经分布主要集中于皮下深层，不容易受到外界环境变化造成的机械损伤，但当机体由于意外、车祸等受到不可控的外界机械力时，可能会造成神经组织损伤，进而导致相关神经调控的生理功能紊乱。此外，受损的周围神经自身修复性能较弱，若不加以干预进行辅助治疗，则可能导致损伤神经组织自身启动愈合机制形成神经瘤，进而造成长期的神经性疼痛，造成患者生活质量的显著下降。

2、由于周围神经组织自身有一定的修复机制，目前临床上小于5mm的周围神经组织损伤，通常利用机体自身的愈合机制，结合药物服用进行辅助治疗，可在一定程度上实现损伤部位的修复再生。但当周围神经组织受到的损伤强度过大，导致损伤长度超过5mm，或者小于5mm的周围神经组织损伤，但由于治疗不当导致的神经瘤形成时，则需要对相应的损伤部位进行切除，并结合神经导管支架进行辅助治疗，以实现周围神经组织病损部位的原位再生修复。

3、周围神经组织周围一般临近分布在肌肉组织两侧，营养物质的供应需要靠自身的血管网络结构。同时周围神经组织在结构上由特殊的髓鞘结构取向排列组成圆管状，表现出良好的弹性拉伸性能。基于周围神经组织的血管供应和髓鞘取向排列等特点，在应对长段周围神经组织的损伤修复时，可以制备具有促进血管和神经再生、具有延展性和内部高度取向性的神经导管支架。目前制备多通道神经导管支架，大多采用形状记忆材料或单通道组装进行制备。然而形状记忆材料制备过程中，还需要进行一定的热处理及回温等工艺，进而限制形状记忆材料在生物活性药物负载方面的功能。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种凝胶-纤维填充型的神经导管支架及其制备和应用。

2、本发明的一种神经导管支架的制备方法，包括：

3、(1)将聚合物、生物活性物质、溶剂混合，得到静电纺丝液，然后采用取向静电纺丝技术，得到取向纳米纤维膜；

4、(2)凝胶-纤维填充纳米纤维膜制备：

5、分别配置多功能神经导管凝胶-纤维填充纺丝液，将聚合物、神经再生因子或促进神经再生的药物、溶剂混合，得到第一纺丝液；将可凝胶化组分、神经再生因子或促进神经再生的药物、lap(苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂)、溶剂混合，得到第二纺丝液；然后第一纺丝液和第二纺丝液经共轭取向静电纺丝技术共沉积，得到双组分纳米纤维膜；

6、(3)神经导管外层圆管的制备：

7、将取向纳米纤维膜进行干燥处理，裁剪，置于水溶液中湿度响应自卷曲，干燥，得到神经导管外层圆管；

8、(4)神经外层导管与双组份纳米纤维膜组装：

9、将裁剪定制的双组份纳米纤维膜放置于神经导管外层圆管中，得到组装的神经导管支架，在405nm光处理条件下，滴加水溶液将组装的神经导管支架浸润，进行光交联，得到神经导管支架。

10、优选地，所述步骤(1)中聚合物包括但不限于聚乳酸-羟基乙酸共聚物plga、聚l-丙交酯和ε-己内酯的共聚物plcl、聚乙醇酸pga中的一种或几种；聚合物为湿度响应回收力学特性提供者。

11、优选地，所述步骤(1)中聚合物的分子量为6–12wda。

12、优选地，所述生物活性物质包括牛至精油oeo、鱼腥草素中的至少一种；

13、oeo作为神经导管抗炎、抗氧化生物学功能提供者，不限于使用oeo，还可为其它比如鱼腥草素等生物活性物质。

14、溶剂为六氟异丙醇hfip、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、二甲基亚砜中的一种或几种；

15、优选地，所述步骤(1)中静电纺丝液中聚合物的含量为8-20wt％(g/ml)；生物活性物质的含量为0.05-0.1％(g/ml)。

16、优选地，所述步骤(1)中采用取向静电纺丝技术具体工艺参数：电压8-12kv，纺丝液推进速度为1.0-2.0ml/h，纺丝时注射器针头与接收装置的距离为8-15cm，取向纤维层的接收采用速度为2000-4000rpm的滚筒接收，制备时间60-90min。

17、进一步优选地，步骤(1)具体为：将plga、oeo溶解分散在hfip中，制备为go静电纺丝液，用于多功能神经导管圆管的制备。

18、优选地，所述步骤(2)中聚合物包括但不限于聚己内酯pcl、聚乳酸pla、聚氨酯pu中的一种或几种具有力学特性的高分子材料；所述神经再生因子或促进神经再生的药物包括功能肽bp、促神经再生因子ngf、外周神经肽中的一种或几种；可凝胶化组分包括甲基丙烯酰化明胶gelma、甲基酰胺丝素中的至少一种；溶剂均为hfip、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、二甲基亚砜中的一种或几种。

19、促进神经再生的药物为促进神经再生的生物活性药物。

20、可凝胶化组分不限于gelma(甲基丙烯酸化明胶)，还可为其它具有纺丝特性和凝胶特性的物质，比如甲基酰胺丝素等。

21、所述bp是一种12个氨基酸序列(drvqrqtttvva)的短肽。

22、进一步地，所述步骤(2)中聚合物的分子量为6～12wda。

23、优选地，所述步骤(2)中第一纺丝液中聚合物的含量为10-20wt％(g/ml)，神经再生因子或促进神经再生的药物的含量为0.1-1wt％(mg/ml)；所述第二纺丝液中可凝胶化组分含量10-15wt％(g/ml)，神经再生因子或促进神经再生的药物的含量0.1-1wt％(mg/ml)，lap的含量为0.05-0.1wt％(g/ml)。

24、优选地，所述步骤(2)中共轭取向静电纺丝技术工艺包括：采用双注射器，分别添加第一纺丝液和第二纺丝液，正负共轭电压10-12kv，纺丝液推进速度为0.5-2.0ml/h，纺丝时注射器针头与接收装置的距离为8-15cm，取向纤维层的接收采用速度为2000-4000rpm的滚筒接收，收集时间90-150min。

25、步骤(2)凝胶-纤维填充纳米纤维膜制备中，双组分纳米纤维膜，将其中一种组分凝胶化后，可改善纳米纤维膜本身致密的二维结构，同时取向纤维有助于引导神经细胞的取向生长，进而加速神经组装再生修复；此外，填充纳米纤维膜的制备不限于两种组分，还可制备为多组分纳米纤维膜。

26、进一步优选地，步骤(2)具体：将plga、bp，和gelma、lap、bp分别配成plga-bp和gelma-bp纺丝液；采用两支注射器，分别放置plga-bp和gelma-bp纺丝液，经共轭取向静电纺丝技术共沉积制备为双组分纳米纤维膜(pg-bp)，并裁剪为特定尺寸备用。

27、经导管pg-bp凝胶-纤维填充纳米纤维膜制备中，根据神经导管的尺寸，按照个性化尺寸裁剪pg-bp纳米纤维膜成长条状，并折叠成条状后备用。

28、优选地，所述步骤(3)中裁剪为裁剪成长条状；所述水溶液为20-37℃的水溶液。

29、进一步地，步骤(3)神经导管外层圆管制备中，根据神经缺损部位的尺寸，按照个性化尺寸裁剪成长条状；并放置在20-37℃的水溶液中，取向纳米纤维膜可依靠本身具有的湿度响应性能，自卷曲为神经导管外层圆管支架。

30、步骤(3)神经导管制备中，通过依靠聚合物(如plga)本身制备为纳米纤维膜后具有收缩张力的特性，制备为取向纳米纤维膜，取向方向收缩张力更大，为湿态响应成管提供动力，进而可湿度响应自卷曲成纳米纤维导管。

31、优选地，所述步骤(4)中将双组份纳米纤维膜放置于神经导管外层圆管中，得到组装的神经导管支架具体为：裁剪的双组份纳米纤维膜经折叠压缩放置神经外层导管中；所述光交联时间为60-120s。

32、进一步地，步骤(4)具体：神经外层导管与pg-bp纳米纤维膜组装中，将裁剪定制的纳米纤维膜经折叠压缩放置神经外层导管中，在405nm光处理条件下，滴加水溶液将组装的神经导管支架浸润，并继续光交联60-120s，最后获得多功能神经导管go@pg-bp支架。

33、本发明的一种所述方法制备的神经导管支架。

34、本发明提供一种所述具有湿度响应神经导管支架在制备神经组织损伤后修复材料中的应用。

35、本发明中基于pcl、gelma以及功能肽bp，通过双针头取向纳米纤维技术，将pcl-bp和gelma-bp同时经共轭静电纺丝交替沉积制备为取向纳米纤维膜。其中pcl-bp纤维成分不易溶于水，可提供基础的力学特征和细胞取向诱导功能，而gelma-bp纤维成分可采用水溶液浸润并结合光交联转化为水凝胶成分，进而制备为凝胶-纤维镶嵌(pg-bp)的一体化结构，且一体化支架中含有的bp还具有显著的促进神经再生和免疫调节功能。

36、基于go取向纳米纤维膜湿度响应成管和pg-bp纤维-凝胶一体化的特点，将pg-bp纤维制备为填充物，与go取向纳米纤维膜湿度管进行组装；之后将组装的go@pg-bp支架采用水溶液浸润，同时使用405nm光交联，进而可制备为外层为go圆管支架，内部为pg-bp凝胶-纤维填充的多功能神经导管支架。该多功能神经导管支架外层由于oeo存在，进而展现出抗菌、抗炎及抗氧化等功能，而内部的凝胶纤维支架，本身具有取向结构且负载功能肽bp，进而展现出良好的引导神经再生和血管重建的功能。

37、本发明首先将plga制备为取向纳米纤维膜，由于plga制备为纳米纤维膜后本身具有自收缩的功能，因此取向plga纳米纤维膜可在取向方向上弯曲成导管；而纳米纤维膜通常展现为致密的二维结构，不便于细胞的生长浸润，因此采用共轭取向静电纺丝技术，可制备双组分gelma-pcl纳米纤维膜支架，其中gelma纤维，则具有可转化为凝胶的性能，而pcl可提供取向引导和力学特性；因此将gelma-pcl纳米纤维膜填充至plga导管中，并将gelma纤维采用水溶液浸润并使用光交联技术凝胶化处理，可制备为凝胶-取向纤维填充型的神经导管支架。因oeo具有抗炎、抗氧化等生物学功能，而bp具有促神经再生、血管再生和免疫调节等功能，将其分别负载在plga纳米纤维导管和凝胶-取向纤维中，可制备为具有抗炎、抗氧化、促血管再生和神经再生的go@pg-bp多功能神经导管支架。

38、有益效果

39、(1)本专利制备的神经导管外层圆管支架，借助plga制备为纳米纤维膜后，本身存在应力收缩性能，进而结合取向静电纺丝技术制备为取向纳米纤维膜，在纤维取向方向上存在收缩应力，在湿态下可转化为湿度响应的纳米纤维圆管(图1a)；

40、(2)纳米纤维膜具有相对致密的二维结构，通过共轭取向静电纺丝技术制备的双组分取向纳米纤维膜，其中一种组分为取向引导纳米纤维，另外一种组分为可凝胶化纤维，将其中可凝胶化纤维凝胶转化处理后，可制备为凝胶-纤维镶嵌的取向三维立体支架(图1b)；

41、(3)将湿度响应的纳米纤维导管作为神经导管的外层管，而凝胶-纤维镶嵌的取向三维立体支架，作为神经导管的内部填充材料；其中外层神经导管具有较强的力学特性，可提供神经再生过程中抵抗环境压缩和正常神经拉伸的应力，而内部填充的凝胶纤维三维立体支架，水凝胶成分可支持细胞的浸润和改善纤维膜的致密结构，同时取向纤维能够承担很好的引导细胞定向生长作用(图1c)；

42、(4)神经导管外层的圆管中含有oeo组分，在神经组织再生过程中，可以起到良好的抗炎、抗氧化和抑制成纤维细胞过度增殖的作用，进而提供一个有助于神经再生的微环境，同时还可避免成纤维细胞增殖导致神经瘤生成；

43、(5)神经导管中间填充凝胶-纤维支架中含有的bp组分，具有良好的促血管再生、神经再生和免疫调节作用，这有助于降低神经再生部位的炎症水平、促进神经细胞的增殖和血管网络的构建，进而构成一个多功能的神经再生支架。