本发明涉及医用材料及植入式医疗器械,尤其涉及一种具有压电性能的神经导管及其制备方法。
背景技术:
1、外伤性神经损伤是一个世界性的临床问题。神经损伤后修复时间长,严重影响患者的身心健康。神经损伤修复的“金标准”是自体神经移植,但由于自体神经来源有限、需要开辟第二术区、取材后易造成继发畸形和供区感觉减退等限制了它在临床的应用。为了克服这些问题,组织工程化人工神经研究的热潮为治疗神经损伤带来了新希望。
2、利用组织工程学办法进行人工神经再生最关键的因素是获得理想的支架材料。该支架材料应该至少满足神经细胞生长所需的基本要求:①支架具有良好的生物相容性;②支架能够提供神经细胞生长及黏附的微环境;③支架具有良好的生物可降解能力。
3、目前常用的神经导管(ngc)材料主要分为两类:生物可降解和生物不可降解材料。1982年报道的硅胶神经导管是第一批应用的ngc,然而硅胶无法完全降解而需要二次手术取出。利用生物可降解材料可以克服这一问题,最常用的材料是天然聚合物。天然聚合物一种是基于蛋白质的,如胶原蛋白、明胶、凝血酶和纤维蛋白原,一种是基于多糖的,如纤维素、几丁质和壳聚糖。天然聚合物提供了仿生和细胞友好的环境,但机械性能较弱。
4、左旋聚赖氨酸(pll)是一种促神经生长因子,具有抑菌谱广、安全性高、耐高温且可以促进细胞黏附的作用。目前,相关研究集中在以下方面:①促进细胞黏附。相关研究发现亲水性带正电荷的材料表面更有利于细胞吸附、生长,pll表面带有较多正电荷且与层粘连蛋白的吸附更有利于细胞的铺展和生长;②生物相容性好,可以作为促进mrna转运到细胞胞质进行转基因表达的有效途径;③可以抑制乳球菌噬菌体的活性并具有一定抗病毒作用。但是,目前国内外关于pll加入生物材料中,并同时通过影响材料表面物理形貌、压电特性及化学诱导影响成神经分化的研究还未见报道。
技术实现思路
1、本发明提供了一种能够同时通过影响材料表面物理形貌、压电特性及化学诱导影响成神经分化的神经导管,其为中空管形,包括:
2、内层,以及依次覆盖在内层外表面的中间层和外层;
3、所述内层的材料为左旋聚乳酸(plla)-左旋聚赖氨酸(pll)纳米纤维膜;
4、所述内层的内表面具有单一取向性;
5、所述中间层的材料为明胶-左旋聚乳酸膜;
6、所述外层的材料为京尼平膜。
7、本发明的神经导管内层材料采用具有单一取向性(平行形貌)的左旋聚乳酸-左旋聚赖氨酸纳米纤维膜,能够同时通过表面平行形貌(物理因素调控作用)和左旋聚赖氨酸(化学因素调控作用)的特性,协同影响成神经分化,促进神经修复进程;而京尼平膜作为外壳材料具有韧性从而能够提供良好的支持能力;明胶-左旋聚乳酸膜作为中间层材料能够载药,在生物降解过程中发挥药物缓释的作用。而且,本发明制备的神经导管具有良好的生物相容性以及良好的生物可降解能力,可以有效解决神经移植所带来的问题,成为理想替代物。
8、此外,更重要的是,本发明的神经导管具备压电性能,目前的研究表明电刺激可以促进神经的生长,因此,本发明的神经导管能够在物理因素和化学因素调控作用的基础上,进一步协同压电特性促进神经修复进程。
9、在神经导管制备过程中,本发明对聚赖氨酸的种类进行了筛选,发现左旋聚赖氨酸能够兼顾良好的生物相容性,同时又不会影响内层材料的表面平行形貌。而其它类型的聚赖氨酸具有相对更高的细胞毒性,生物相容性欠佳。
10、在一些实施方案中,所述内层或中间层通过静电纺丝技术制备。
11、在一些实施方案中,所述内层的制备方法包括:
12、将左旋聚乳酸、左旋聚赖氨酸溶于溶剂后,通过静电纺丝制备获得具有单一取向性的左旋聚乳酸-左旋聚赖氨酸纳米纤维膜。
13、在一些实施方案中,所述静电纺丝的参数包括:轮轴转速为2000~8000rpm;推进注射器速度为0.01~0.08mm/min;高压为9kv以上,低压为7kv以下。
14、在一些实施方案中,所述静电纺丝的参数包括:轮轴转速为2600~3000rpm;推进注射器速度为0.03~0.04 mm/min;高压为9~11kv,低压为5~7kv。
15、在一些实施方案中,在制备神经导管的电纺丝液中,所述左旋聚赖氨酸的浓度为1~10 mg/ml;和/或,所述左旋聚乳酸的浓度为0.05~0.1 g/ ml。
16、优选地,所述左旋聚赖氨酸的浓度为3~8 mg/ml。
17、本发明进一步发现,控制左旋聚赖氨酸的浓度为3~8 mg/ml时,制备的左旋聚乳酸-左旋聚赖氨酸纳米纤维膜诱导成神经分化的效果最佳。
18、最优选地,所述左旋聚赖氨酸的浓度为4~6 mg/ml。
19、在一些实施方案中,所述溶剂包括三氟乙醇、二氯甲烷或三氯甲烷。
20、在一些实施方案中,通过磁力搅拌器混匀的方法将左旋聚赖氨酸加入到左旋聚乳酸溶液中。
21、在一些实施方案中,所述静电纺丝为利用高速轮轴接收的静电纺丝技术。
22、优选地,所述内层的制备原料包括:
23、左旋聚乳酸5~10g、左旋聚赖氨酸100~1000mg以及溶剂100ml。
24、在一些实施方案中,所述中间层的制备方法包括:
25、将明胶溶于左旋聚乳酸溶液中,通过静电纺丝制备获得明胶-左旋聚乳酸膜。
26、在一些实施方案中,所述外层的制备方法包括:将含有所述内层和中间层的导管置于京尼平溶液中浸泡。
27、在一些实施方案中,所述神经导管的制备方法包括:
28、(1)以明胶和左旋聚乳酸为原料,通过静电纺丝技术制备明胶-左旋聚乳酸膜;
29、(2)以左旋聚乳酸和左旋聚赖氨酸为原料,通过静电纺丝技术,在步骤(1)制得的明胶-左旋聚乳酸膜表面制备左旋聚乳酸-左旋聚赖氨酸纳米纤维膜,制得复合膜;
30、(3)以水溶性材料为内芯,将所述复合膜缠绕至内芯外表面;将其置于京尼平溶液中浸泡,然后用水洗涤至水溶性材料完全溶解,制得所述神经导管。
31、进一步,本发明提供了所述的神经导管或所述的制备方法在制备神经修复材料中的应用。
32、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
33、本发明提供了一种能够同时通过影响材料表面物理形貌、压电特性及化学诱导影响成神经分化的神经导管,协同发挥促进干细胞的粘附、增殖、迁移能力以及成神经分化的作用,从而促进神经修复进程;而且,本发明制备的神经导管具有良好的生物相容性以及良好的生物可降解能力,可以有效解决神经移植所带来的问题,成为理想替代物。
1.一种神经导管,其为中空管形,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的神经导管,其特征在于,所述内层或中间层通过静电纺丝技术制备。
3.根据权利要求2所述的神经导管,其特征在于,所述内层的制备方法包括:
4.根据权利要求2所述的神经导管,其特征在于,所述中间层的制备方法包括:
5.根据权利要求3或4所述的神经导管,其特征在于,所述静电纺丝的参数包括:轮轴转速为2000~8000rpm;推进注射器速度为0.01~0.08mm/min;高压为9kv以上,低压为7kv以下。
6.根据权利要求3所述的神经导管,其特征在于,制备所述神经导管的电纺丝液中,左旋聚赖氨酸的浓度为1~10 mg/ml;和/或,左旋聚乳酸的浓度为0.05~0.1g/ ml。
7.根据权利要求1所述的神经导管,其特征在于,所述外层的制备方法包括:将含有所述内层和中间层的导管置于京尼平溶液中浸泡。
8.根据权利要求1所述的神经导管,其特征在于,所述神经导管具有压电性能。
9.权利要求1~8中任一项所述神经导管的制备方法,其特征在于,包括:
10.权利要求1~8中任一项所述的神经导管或权利要求9所述的制备方法在制备神经修复材料中的应用。
