專利名稱：：雙層編織神經導管及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種雙層編織神經導管及其制備方法，屬于生物醫用材料及組織工程
技術領域：
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背景技術：
：神經導管是用生物或非生物的材料預制成管狀結構用于引導受損神經生長的支架。它橋接于神經斷端間，用于修復神經損傷。目前，國內外用于人工神經導管可生物降解吸收材料主要為聚乳酸(PLA)、殼聚糖(chitosan)、膠原(coUagen)、聚羥基乙酸(PGA)、聚磷腈(polyphosphazenes)及它們的共聚物等，原因在于這些材料來源廣泛，價格便宜；可生物降解，對神經組織無毒害作用。另外，隨著人們對周圍神經再生的細胞與分子機制的深入研究，人們逐漸認識到神經導管不僅僅要作為神經再生的臨時通道，更重要的是應具有促進軸突再生的生物學活性。目前關于周圍神經導管的研究熱點是增強導管的生物活性，其主要方法是在神經導管內加入生活活性物質，改善神經再生的微環境，提高軸突再生速度。具體方法包括(1)在神經導管內植入雪旺細胞，(2)導管內含有可緩慢釋放的神經營養因子；(3)在導管內加入細胞外基質成份；(4)聯合應用上述兩種以上的方法提高神經導管的活性。超高分子量外消旋聚乳酸(PDLLA)是目前周圍神經組織工程應用最廣泛的一種可降解材料，具有良好的生物相容性。王身國等在"組織工程及周圍神經修復一III.聚d,l-乳酸管誘導神經修復的研究"(中國科學B輯，2001，31(2),109-144)中提出用聚乳酸管修復大鼠10mm缺損坐骨神經的橋接，結果表明聚乳酸管能夠有效地橋接神經缺損，適時地降解和吸收，且對神經周圍組織無排異反應。同時它既有利于神經軸突的再生，又能減輕周圍組織對神經修復的影響，從而為神經缺損的修復提供較好的"微環境"，達到與用神經移植修復相近的修復效果。但聚乳酸作為導管材料存在降解速率難控制、降解后酸性產物可引起細胞損傷和無菌性炎癥，因此單一的聚乳酸材料不能很好的滿足要求，往往需要復合一些其他材料。匡勇等在"幾丁質及幾丁糖于雪旺細胞相容性的實驗研究[J]"(中國修復重建外科雜志,1998,12:90-93)—文中指出幾丁質及幾丁糖對體外培養的雪旺細胞具有良好的生物相容性，幾丁糖對雪旺細胞的相容性優于幾丁質。顧曉松等"人工組織神經移植物修復狗坐骨神經缺損的實驗研究[J]"(自然科學進展,2002,12(4):381-386)中提出用殼聚糖制成多孔的、便于物質交換和血管長入的導管，管腔內放置有利于雪旺細胞和神經突起有序導向生長的聚乙醇酸支架。該材料目前存在的問題是脆性較高，當管壁較薄時易碎裂塌陷。如果管壁過厚，則會延長吸收時間，并且可能會對再生神經產生局部壓迫作用。為了讓受損神經能與外界進行物質和信息交換，近年來高滲透的、多孔的神經導管受到了重視。李青峰等"不同通透性殼聚糖生物膜復合導管修復周圍神經缺損的實驗研究[J]"(上海醫學,2000,23(7):3卯-392)中提出，通過研究全通透性的(孔徑10iim以上)、半通透性的(孔徑lOum以下)和無孔的3種殼聚糖基導管，結果認為半通透性的為最佳。不僅能允許紅細胞、氧氣、小分子營養物質通過，阻隔了不利成分進入導管中，其局部微環境利于神經的再生。此外，還有人制備多層的膠原膜管，使機械強度有很大的提高，以及填有膠原海綿的PGA管等。并有實驗指出聚羥基丁酸鹽可以用于較長距離的神經缺損。目前，很多研究表明，生物降解型高分子，可以自由設計神經導管的結構，并獲得良好的神經修復效果。Lundborg在"Bioartificialnervegrafts:Aprototype"(ScandJPlastRencostrHandSurg,1996，30:105)中提出了"內在支架"的概念，將一些高分子合成纖維細絲置入神經導管腔內，形成內在支架，起到穩定基質橋的作用。隨后，Hadlock在"Atissue-engineeredconduitforperipheralnerverepair"(ArchOtolaryngolHeadNeckSurg,1998;124:1081)—文中又提出了"管中管"的設想來模擬神經束結構，以解決感覺神經束和運動神經束對合的問題。在國內，戴傳昌在"用組織工程方法橋接周圍神經缺損的實驗研究"(中華外科雜志,2000,38:388-390)中提出了構建聚羥基乙酸支架，這種支架具有縱向平行排列、立體構型的纖維條索，雪旺細胞爬滿纖維條索以后，用它修復大鼠15mm坐骨神經缺損疥近于自體祌經移植。還有人研究了非管狀、非纖維狀的結構。Toba的論文"Regenerationofcanineperonealnervewiththeuseofapolyglycolicacid-collagentubefilledwithlaminin-soakedcollagensponge:acomparativestudyofcollagenspongeandcollagenfibersasfillingmaterialsfornerveconduits[J]"(JBiomedMater,2001,58(6):622-630)中提出用聚乙醇酸和膠原制成復合材料導管，分別將層粘連蛋白浸泡過的海綿狀膠原和纖維狀膠原充填其中。目前，國內東華大學實現了用編織機制作可降解性人造神經導管(1)良好的塑型性；(2)操作簡便；(3)在神經再生過程中能維持形狀不塌陷，再生完成后能降解；(4)管壁有一定的通透性，以利于神經營養因子的輸送和代謝產物的交換，促進神經的生長。東華大學張俊峰等已對其編織結構及紗線選擇等進行了深入研究，選出了較適宜的紗線原料，并研究得出了最佳編織結構；劉國華等已對編織所用的聚乙交酯-丙交酯(PGLA)材料的拉伸力學性能和生物相容性作了深入研究，并經過一系列實驗表明，編織型PGLA可降解神經再生導管已經具備必要的力學性能和降解性能，并在大鼠和狗的體內試驗成功；婁琳等繼續選用PGLA^"料進行編織，并等離子處理等方式對神經導管的性能進行改進。在此基礎上，編織神經導管在增大神經導管可橋接缺損的距離、提高神經再生的質量和速度方面還存在明顯的不足。由于神經趨化和接觸引導是神經再生的兩大原理，神經缺損距離越長，接觸引導就越困難，所以長距離缺損是一個難以解決的問題。以上不足不僅存在于編織神經導管，而是整個組織工程神經導管領域共同面臨的難題。如何設計出能夠促使周圍神經快速有效再生的神經導管模型，是很多專家學者面臨的重要任務。
發明內容本發明的目的是提供一種編織神經導管，其可橋接缺損距離長，神經再生質量好、速度快。本發明的另一個目的是提供上述編織神經導管的制備方法。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種雙層編織神經導管，其特征在于，由聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁和聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗構成的內層管壁組成。本發明還提供了上述雙層編織神經導管的制備方法，其特征在于，具體步驟為步驟1.將聚乙交酯-丙交酯紗線編織于芯棒上形成外層管壁；步驟2.在90105。C定型2-5min，用無水乙醇清洗，在90100。C定型l~2min;步驟3.聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁從芯棒上退下，在2.5-3wt。/。殼聚糖漿液中浸漬30-40分鐘，自然晾干，在-50—4(TC冷凍干燥2-3小時；步驟4.將聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗線構成的內層管壁穿入到芯棒取出后留下的空隙中。本發明克服了現有的編織神經導管的缺點和不足，提供了一種新的制備編織神經導管的思路和方法。本發明提供的雙層編織神經導管的外管壁具有較好的通透性，既能防止纖維結締組織的侵入，也利于管內外營養物質和代謝產物的交換；內層有較好的通道，這些通道不僅可以定向引導軸突生長，還可通過預置活性細胞來促進神經再生；內層結構還為細胞的粘附和生長提供了較好的載體、為物質交換提供了適宜的環境。通過體外細胞復合實驗，初步證實本發明的雙層編織神經導管具有較好的細胞相容性，有利于細胞的^^附和生長。本發明具有以下優點1.蓬松平行紗起到了內在支架的作用，有利于引導神經生長，增大神經導管可橋接缺損的距離，提高神經生長質量和速度；2.改善了神經導管的力學性能，導管強力增加了約150%，壓縮性能提高了約20%。并且通過蓬松紗的控制，可以較方便地調節孔隙率到所需值。具體實施例方式下面結合實施例來具體說明本發明。實施例1一種雙層編織神經導管，由聚乙交酯-丙交酉旨編織成的外層管壁和聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗構成的內層管壁組成。上述雙層編織神經導管由以下方法制備:將聚乙交酯-丙交酯紗線編織于芯棒上形成外層管壁；在9CTC定型2min，用無水乙醇清洗，在9(TC定型lmin;將聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁從芯棒上退下，在2.5wto/。殼聚糖漿液中浸漬30分鐘，自然晾干，在-50。C冷凍干燥2小時；4每聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗線構成的內層管壁穿入到芯棒取出后留下的空隙中。實施例2一種雙層編織神經導管，由聚乙交酯-丙交酉旨編織成的外層管壁和聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗構成的內層管壁組成。上述雙層編織神經導管由以下方法制備將聚乙交酯-丙交酯紗線編織于芯棒上形成外層管壁；在105。C定型5min，用無水乙醇清洗，在IOO'C定型2miru將聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁從芯棒上退下，在3wtn/。殼聚糖漿液中浸漬40分鐘，自然晾干，在-40。C冷凍干燥3小時；將聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗線構成的內層管壁穿入到芯棒取出后留下的空隙中。實施例3一種雙層編織神經導管，由聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁和聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗構成的內層管壁組成。上述雙層編織神經導管由以下方法制備將聚乙交酯-丙交酯紗線編織于芯棒上形成外層管壁；在IO(TC定型3.5min，用無水乙醇清洗，在95'C定型1.5min;將聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁從芯棒上退下，在2.8wt。/。殼聚糖漿液中浸漬35分鐘，自然晾干，在-45。C冷凍干燥2.5小時；將聚乙交酉旨-丙交酯蓬松平行紗線構成的內層管壁穿入到芯棒取出后留下的空隙中。實施例1-3的雙層編織神經導管的性能測試如下1.孔隙率的測量與比較與孔隙率相當的概念是"相對密度"，它是多孔體表觀密度與對應致密材質密度的比值。在實驗中采用以下公式計算孔隙率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式中K為孔隙率，pr為相對密度(無量綱的小數)，p*為神經導管的表觀密度(g/cm3)，ps為神經導管的實際密度(g/on3)。其中，神經導管的實際密度采用比重瓶法測量密度方法獲《尋。傳統單層編織神經導管和實施例l-3中雙層編織神經導管的孔隙率見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表中數據可以看出，從實際密度來看，本發明的編織神經導管的實際密度小于以往的單層編織型神經導管，導管密度的降低有利于增強細胞生長過程中的氧氣通透性。從孔隙率來看，兩種材料的孔隙率相當，都在80%左右(由于實驗中誤差的存在，不能從微小的差異中斷定孔隙率哪一種更好)，均滿足神經導管中細胞生長的要求。同時實現了，在降低導管密度的同時不影響導管的孔隙率。解決了以往研究中孔隙率與導管密度之間的矛盾。2.拉伸性能比較實驗儀器WDW-20微機控制萬能材料試驗機，拉伸速度20mm/min，夾持間距20mm，試樣長度60mm。若將導管直接夾持在夾頭上，由于導管兩邊被壓扁而在夾持端口處易產生應力集中，因此在夾持板兩側首先粘著中間帶凹口的硬板，在導管兩端各插一段鋼棒，保證導管在夾口處夾緊并且不產生變形，以消除應力集中對導管強力的影響。傳統單層編織神經導管和實施例1-3的雙層編織神經導管的拉伸性能見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>上表是在導管破壞10%的條件下所獲得的數據。導管內層的加入有利于提高導管的強力；由于本發明內層為平行紗線，變形能力較差，因此斷裂伸長較小。但對于強力為350N的神經導管來說，6mm的斷裂伸長已滿足神經導管的應用條件。因此，新型編織型神經導管的拉伸性能較單層導管有一定的提高。3.扭轉性能比較實驗儀器扭轉強力測試儀，預定常量90度，扭轉方式定角度測試標準大氣條件下(2(TC±2°C，朋65%±2%)進行測試。傳統單層編織神經導管和實施例1-3中雙層編織神經導管的不同角度的扭轉性能比較見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>與單層編織神經導管相比，本發明的雙層編織神經導管在70度之前主要是外層受力扭轉，70度之后，內層的蓬松平行紗起作用，并且抗扭轉能力呈現加強趨勢。而單層編織神經導管在70度之后，抗扭轉能力呈現明顯的下降趨勢。4.降解百分率及壓縮性能變化據資料顯示，有一些導管在實驗過程中出現輕微的塌陷現象，嚴重影響了神經的生長。因此，有必要對導管在降解過程中的徑向壓縮性能的變化進行研究。PGLA降解后為酸性，會影響體內的酸堿平衡，因此需要對于神經導管降解后的PH值進行測量。傳統單層編織神經導管和實施例1-3中雙層編織神經導管體外降解四周后的失重率和PH值見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>體外降解實驗過程中，本發明的雙層編織神經導管的降解速度略大于單層神經導管的降解速度，未涂層的蓬松紗對降解有一定的促進作用。傳統單層編織神經導管和實施例1-3中雙層編織神經導管體外降解實驗過程中的壓縮性能變化(彈性回復損失率％)見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>其中，壓縮性能變化測試中采用如下的實驗參數溫度25'C，濕度65%，反復次數5次，壓縮速度6mm/min，壓縮距離為導管初始直徑的50%。從體外降解過程中的壓縮性能變化可見，第一周時，殼聚糖涂層溶液對神經導管的強力具有一定的保護作用。兩周后可以明顯地看出本發明的雙層編織神經導管的力學損失較小。因此本發明的雙層編織神經導管與原有的單層神經導管相比，有較好的力學性能。權利要求1.一種雙層編織神經導管，其特征在于，由聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁和聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗構成的內層管壁組成。2.如權利要求1所述一種雙層編織神經導管的制備方法，其特征在于，具體步驟為步驟1.將聚乙交酯-丙交酯紗線編織于芯棒上形成外層管壁；步驟2.在90105'C定型25min，用無水乙醇清洗，在卯10(TC定型12min;步驟3.聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁從芯棒上退下，在2.5-3wt。/。殼聚糖漿液中浸漬30-40分鐘，自然晾干，在-50—4(TC冷凍干燥2-3小時；步驟4.將聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗線構成的內層管壁穿入到芯棒取出后留下的空隙中。全文摘要本發明提供了一種雙層編織神經導管，其特征在于，由聚乙交酯-丙交酯編織成的外層管壁和聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗構成的內層管壁組成。本發明還提供了上述雙層編織神經導管的制備方法，其特征在于，具體步驟為將聚乙交酯-丙交酯紗線編織于芯棒上；在90～105℃定型2～5min，用無水乙醇清洗，在90～100℃定型1～2min；將聚乙交酯-丙交酯編織層從芯棒上退下，在2.5-3wt％殼聚糖漿液中浸漬30-40分鐘，自然晾干，在-50--40℃冷凍干燥2-3小時；將聚乙交酯-丙交酯蓬松平行紗線穿入到芯棒取出后留下的空隙中。本發明的優點是其可橋接缺損距離長，神經再生質量好、速度快，力學性能好。文檔編號A61L29/00GK101366980SQ20081020038公開日2009年2月18日申請日期2008年9月24日優先權日2008年9月24日發明者孫丹丹,張佩華,沈尊理,王文祖,郯志清,陳南梁申請人:東華大學