负载聚多巴胺-金纳米棒簇微球的神经修复支架及制备方法和应用

本发明涉及再生组织工程材料，具体是一种负载聚多巴胺-金纳米棒簇微球并能吸收二区红外光的神经修复支架及其制备方法和应用。

背景技术：

1、周围神经损伤的修复，受供体有限、技术有限等现实问题限制，通过直接移植自体或者异体神经进行神经修复存在各种困难。因此，选用合适的组织再生支架作为替代物、并采用显微外科技术进行手术支架桥接缺损神经成为临床的重要手段。目前，电刺激为临床常用的神经治疗和功能康复手段，为减小电刺激带来的电极处反复感染、电刺激效率低、效果差等问题，同时也避免电刺激副作用、二次手术创伤等问题，无创的体外光热刺激方法和体内可降解的医用材料成为了当前神经修复的新方法和新选择。一些研究已证实，施万细胞在神经损伤时能分泌神经生长因子ngf、脑源性神经营养因子bdnf等相关神经因子，以达到促进神经修复的目的。在体外施加周期性的二区红外光照，通过光热材料将红外光转化为热，使施万细胞上的热敏离子通道周期性开放，从而能够达到模拟电刺激的效果，即这种方法能通过刺激施万细胞产生更多神经生长因子，以及伤口处的血管内皮细胞产生内皮生长因子等蛋白，从而能加快神经细胞生长并促进神经修复。将载有光热转换性能的平行丝膜支架植入神经缺损处，并施加能穿透组织的二区红外光照射，从而可以通过光热治疗使损伤处的神经细胞能持续高表达的相关生长因子，从而营造出一个良好的神经再生的组织微环境。

2、聚多巴胺（pda），是一种著名的仿贻贝材料，因其优越的粘接性能被广泛应用于不同领域的多功能表面涂层，同时是具有巨大潜力的光热转换材料；同样作为优质光热材料的金（au）纳米棒等纳米颗粒，具有良好的光热稳定性、较好的光热转化效率等优点，但二者仅在红外一区（波长为720nm~900nm）的吸收性能较好。近年来，使用具有更好组织穿透性的红外二区（波长为980nm~1300nm）光照治疗成为了研究热点。将pda和金纳米棒二者进行复合在一起，可得到具有良好红外二区吸收的光热性能的聚多巴胺-金纳米棒簇微球。聚乳酸是一种无毒并且已广泛应用于临床的可降解高分子材料，但其亲水性不高，体内降解缓慢。丝素蛋白则是直接从蚕丝中提取的天然高分子蛋白，具有良好的亲水性、柔韧性与抗拉伸强度，在人体内具有较好的生物相容性，并且其可以作为蛋白或药物载体材料。使用两种材料混合而电纺制备的平行丝膜，可以作为组织修复的载体支架，同时达到生物相容性好与亲水性高的特点，从而可以引导施万细胞和神经轴突更好地沿丝轴方向定向生长。

3、目前在神经支架修复领域已经有了不少成果，如专利cn202311164081.4公开了一种由中空纤维膜丝、膜束套管以及包膜层组成的神经损伤修复支架，同时负载了神经营养因子，也是通过平行丝膜的引导促进轴突的生长，通过天然材料的使用增强支架的生物相容性，负载的神经营养因子进一步促进了神经再生的效果。专利cn202310763434.6公开了一种自供能丝素蛋白失神经肌肉电刺激支架的制备方法，制得的产品自供电能，无需额外电池，且可在生物体内完全降解，实现了无需外部电极的体内自供电刺激支架。这些支架的设计思路均是采用天然材料，利用支架的内部结构实现引导再生神经的生长，同时通过添加生长因子、电刺激等手段加强神经再生效果。因此，开发一种具有良好临床中应用价值、能通过无创手段刺激损伤处的施万等神经细胞分泌生长因子、进而促进细胞增殖、轴突生长的神经再生修复，是当前的一个研究重点。

技术实现思路

1、为了弥补现有神经修复支架的技术缺陷，减少电刺激可能带来的电极反复感染、刺激效率低下等问题，提高受损神经处神经因子的表达情况，本专利提供了一种可进行光热治疗的神经支架，通过静电纺丝和液体浸泡技术制备具有高强度和良好韧性的聚乳酸-丝素蛋白复合平行丝膜，以引导神经定向生长；在此基础上，负载具有红外二区光热转换效应的纳米复合颗粒，以开发出兼具良好生物相容性和光热治疗效果的神经修复支架。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种负载聚多巴胺-金纳米棒簇的神经修复支架，其由多巴胺、氯金酸、可降解聚乳酸-丝素电纺平行丝膜作为原料，经过体系自身氧化-还原反应、静电吸附、液体浸泡技术制备得到；所述负载的纳米棒簇微球具有良好的光热转换效应和生物相容性；所述负载光热转换复合微球的神经修复支架体，为电纺平行丝膜，其具有可降解性和较好的韧性；所述负载聚多巴胺-金纳米棒团簇的修复支架，经手术植入在神经损伤处，经光热刺激神经细胞而分泌相应的神经因子，同时也促进血管内皮细胞生成血管生长因子，从而促进神经损伤的再生修复。

3、另一方面，本发明提供如下技术方案：a) 聚多巴胺-金纳米棒团簇（aupbs）的制备：采用自氧化-还原的一锅法制备aupbs，将1~8.0 ml浓度为4 mg/ml多巴胺加入72 ml的tris缓冲液(ph = 8.5)中缓慢搅拌。2~10分钟后，将2~15 ml 浓度为0.1 wt%的haucl4滴入上述溶液中反应，溶液的颜色立刻变成淡黄色，然后逐渐变黑。随后溶液继续搅拌1~15 h，将合成的aupbs进行离心、洗涤、分离，再于4 ℃下保存于纯h2o中备用。

4、b) 电纺平行丝膜的制备：将聚乳酸和丝素蛋白以一定质量比混合后溶于六氟异丙醇中，配制成静电纺丝液；然后在10 kv的电场下电纺丝，并用金属箔纸贴附的滚筒进行旋转收集，而得到贴附在金属箔纸上的电纺平行丝膜；再经无水乙醇浸泡、干燥后，得到较高力学强度的静电纺丝平行膜。

5、c) 电纺平行丝膜负载纳米颗粒：将一定浓度的聚多巴胺-金纳米棒团簇悬浊分散液滴于电纺平行丝膜上；干燥后，得到最终产物，即为负载聚多巴胺-金纳米棒团簇的神经修复支架。

6、作为本发明的进一步方案，步骤a)中，所用haucl4与多巴胺的浓度比和反应时间进行调节，比值范围为1~8∶1，反应时间范围分别为0.5~24 h。

7、作为本发明的进一步方案，步骤b)中，聚乳酸与丝素蛋白的质量比为0.5~4∶1，两者溶于六氟异丙醇后的质量体积分数为2~30 wt%，电纺的电场强度为10 kv，电纺时间为1.0~3.0 h，丝膜收集在贴附有金属箔的滚筒上，其转速为800~5000 rpm；再将贴附在金属箔上的平行丝膜浸泡在无水乙醇2~60 min，以提高丝膜的力学强度。

8、作为本发明的进一步方案，步骤c)中，加入聚多巴胺-金纳米棒簇微球的浓度为250~1000 μg/ml，将纳米棒簇微球的悬浊分散液滴于电纺平行丝膜上；干燥后，得到最终产物，即为负载聚多巴胺-金纳米棒簇的神经修复支架。

9、另一方面，本发明提供如下应用方案：将载有聚多巴胺-金纳米棒簇微球的神经修复支架应用于神经修复。

10、首先，缝合或安放神经修复支架在神经损伤处；然后，体外照射的二区红外光经微球转换为热能，激活神经细胞和神经轴突：用波长为980~2000nm范围内的近红外光，体外非侵入式照射于载有聚多巴胺-金纳米棒簇微球的神经修复支架手术缝合处，使二区红外光经过管中的复合微球后转换为热能，从而使血管内皮细胞表达内皮生长因子、神经细胞和施万细胞高表达神经生长因子等多种因子，并提高细胞的活性，进而促进神经细胞生长或促进轴突延伸，最后达到神经修复的目的。

11、作为本发明的进一步方案，负载聚多巴胺-金纳米棒簇微球的神经修复支架的制备方法，其特征在于，其照射于桥接缝合有神经修复支架手术处的二区近红外光的照射强度为0.1~20 w/cm2，光源与伤口缝合处之间距离为3~20 mm。

12、作为本发明的进一步方案，步骤b)中，用980~2000 nm波长的二区红外光于体外非侵入式照射于载有聚多巴胺-金纳米棒簇微球的神经修复支架处，二区近红外光每次照射1~10分钟，再暂停1~10分钟，如此反复4次为一天的光照刺激治疗神经修复；每周光照治疗1~5天。

13、本发明制备得到的负载聚多巴胺-金纳米棒簇的电纺丝膜神经修复支架，具有良好的生物相容性和光热效果，能良好地负载聚多巴胺-金纳米棒簇，可用于长节段神经缺损的再生修复的光热转换刺激治疗；而且本发明制备工艺简单，材料来源易得，成本低，可以作为理想的生物功能材料，在周围神经修复和脊髓神经修复领域具有良好的应用价值。