專利名稱：神經移植體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種神經移植體，尤其是涉及一種可供生物體移植的神經移植體。
背景技術：
神經系統主要由神經元(neurons)以及神經膠質細胞(neuron glial cells)構成一復雜且特異的溝通網域，用以與其它組織或器官建立連結以進行功能協調。神經系統中，是由神經元來執行接收刺激、通過傳導并輸出神經遞質(neuron transmitter)以進行組織或器官間訊息溝通，而神經膠質細胞則執行神經元物理性支持、營養提供以及調節溝通訊息速度等功能。每一神經元依據型態包含胞體(cell body)與神經突起(neurite)兩部分，神經突起自胞體延伸并朝向其它神經元或是其它細胞(例如肌肉細胞)生長，其中神經突起又分為軸突(axon)與樹突(dendrite)兩種。一般來說，刺激由樹突接收并將沖動傳向胞體，沖動經過軸突傳導至軸突末端，并釋放傳導物質來觸動其它細胞。由于神經系統扮演生物體內各組織與器官之間的協調作用，其重要性不言可喻。 目前，因神經系統受損而導致的神經缺損是臨床常見的致殘性疾病。其中，通過植入神經移植體來修復受損的神經系統，是神經外科手術用來修復因各種情況引起的神經系統損傷的一種重要手段。現有的神經移植體通常為“橋接”在神經系統受損部位兩端的神經管，該神經管由生物降解材料制成的管狀結構。神經系統受損部位一端的神經元沿所述神經管內壁生長出神經突起以到達所述神經系統受損部位的另一端。通常，需要通過植入所述神經管的方式進行修復的的受損部位的長度較長，而所述神經突起的生長過程非常緩慢，因此，利用所述神經管來修復受損的神經系統所需的修復時間較長。
發明內容
有鑒于此，確有必要提供一種神經移植體，該神經移植體能夠減少受損的神經系統的修復時間。一種神經移植體，其包括一疏水性基底、一碳納米管膜結構、一蛋白質層及一神經網絡。所述碳納米管膜結構設置在所述疏水性基底的一表面。所述蛋白質層設置在所述碳納米管膜結構遠離所述疏水性基底的表面。所述神經網絡設置在所述蛋白質層遠離所述碳納米管膜結構的表面。所述神經網絡包括多個神經細胞及多個神經突起，所述多個神經細胞之間的神經突起相互連接形成一神經網絡。與現有技術相比較，所述神經移植體在所述培育層的表面形成所述神經網絡。所述培育層中的碳納米管膜結構與疏水性基底均具有彈性佳與延展性良好等優點，因此，所述神經移植體可根據受損神經系統的受損部位的形狀、大小進行裁剪、拉伸并植入受損部位。所述神經網絡具有生物活性及信號傳遞能力，從而使得包括所述神經網絡的神經移植體也具有生物活性及信號傳遞能力。當所述神經移植體植入生物體中的受損部位時，由于所述神經植入體中的神經元與所述受損部位兩端或邊緣的神經元的距離非常近，因此可通過直接縫合所述神經植入體中的神經元與受損部位邊緣的神經元的方式使所述受損部位的兩端建立起信號傳遞能力，完成受損部位的神經修復，從而節省所述神經突起的生長時間，減少受損的神經系統的修復時間。
圖1為本發明實施例所提供的一神經移植體的制備方法的流程示意圖。圖2為一碳納米管絮化膜的掃描電鏡照片。圖3為一碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。圖4為一碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。圖5為本發明實施例所提供的神經移植體的側視示意圖。圖6為本發明實施例所提供的神經移植體的俯視示意圖。圖7為本發明實施例所提供的碳納米管膜結構的掃描電鏡照片。圖8為本發明實施例所提供的碳納米管膜結構的透射電鏡照片。圖9為本發明實施例所提供的培育層的透射電鏡照片。圖10為在圖9中的培育層種植有神經細胞時的透射電鏡照片。圖11為本發明實施例所提供的未經染色的神經移植體的掃描電鏡照片。圖12為本發明實施例所提供的神經移植體染色后的掃描電鏡照片。主要元件符號說明神經移植體100培育層10疏水性基底11碳納米管膜結構 12蛋白質層14神經網絡20神經細胞22神經突起2具體實施例方式請參閱圖1，本發明提供一種神經移植體的制備方法，其包括S10，提供一培育層，所述培育層包括一疏水性基底、一碳納米管膜結構及一蛋白質層，所述碳納米管膜結構設置在所述硅膠基底，所述蛋白質層設置在該碳納米管膜結構表面；S20，在該蛋白質層表面種植多個神經細胞；以及S30，培育該多個神經細胞直到該多個神經細胞生長出多個神經突起連接在所述多個神經細胞之間形成一神經網絡。在所述步驟SlO中，所述碳納米管膜結構由多個碳納米管組成。所述多個碳納米管的延伸方向可基本平行于所述碳納米管膜結構的表面。優選地，所述多個碳納米管之間通過范德華力連接，從而形成一自支撐結構。所謂“自支撐”即該碳納米管膜結構無需通過設置于一基體表面，也能保持自身特定的形狀。由于該自支撐的碳納米管膜結構中大量的碳納米管通過范德華力相互吸引，從而使該碳納米管膜結構具有特定的形狀，形成一自支撐結構。所述碳納米管膜結構為自支撐結構時，該碳納米管膜結構可為由至少一碳納米管膜形成的膜狀結構，當所述碳納米管膜結構包括多個碳納米管膜時，該多個碳納米管膜層疊設置，相鄰的碳納米管膜之間通過范德華力相結合。由于所述碳納米管膜基本由碳納米管組成且碳納米管之間通過范德華力連接，因此所述碳納米管膜結構具有彈性佳、延展性良好及密度低等優點，便于裁剪和拉伸。請參閱圖2，所述碳納米管膜可為一碳納米管絮化膜，該碳納米管絮化膜為將一碳納米管原料絮化處理獲得的一自支撐的碳納米管膜。該碳納米管絮化膜包括相互纏繞且均勻分布的碳納米管。碳納米管的長度大于10微米，優選為200微米到900微米，從而使碳納米管相互纏繞在一起。所述碳納米管之間通過范德華力相互吸引、分布，形成網絡狀結構。 由于該自支撐的碳納米管絮化膜中大量的碳納米管通過范德華力相互吸引并相互纏繞，從而使該碳納米管絮化膜具有特定的形狀，形成一自支撐結構。所述碳納米管絮化膜各向同性。所述碳納米管絮化膜中的碳納米管為均勻分布，無規則排列，形成大量尺寸在1納米到 500納米之間的間隙或微孔。所述間隙或微孔能夠增加所述碳納米管膜的比表面積及浸潤更多的蛋白質。所述碳納米管膜可為一碳納米管碾壓膜，該碳納米管碾壓膜為通過碾壓一碳納米管陣列獲得的一種具有自支撐性的碳納米管膜。該碳納米管碾壓膜包括均勻分布的碳納米管，碳納米管沿同一方向或不同方向擇優取向排列。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管相互部分交迭，并通過范德華力相互吸引，緊密結合，使得該碳納米管膜具有很好的柔韌性， 可以彎曲折迭成任意形狀而不破裂。且由于碳納米管碾壓膜中的碳納米管之間通過范德華力相互吸引，緊密結合，使碳納米管碾壓膜為一自支撐的結構。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管與形成碳納米管陣列的生長基底的表面形成一夾角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度，該夾角β與施加在碳納米管陣列上的壓力有關，壓力越大，該夾角越小，優選地，該碳納米管碾壓膜中的碳納米管平行于該生長基底排列。該碳納米管碾壓膜為通過碾壓一碳納米管陣列獲得，依據碾壓的方式不同，該碳納米管碾壓膜中的碳納米管具有不同的排列形式。具體地，碳納米管可以無序排列；請參閱圖3，當沿不同方向碾壓時，碳納米管沿不同方向擇優取向排列；當沿同一方向碾壓時，碳納米管沿一固定方向擇優取向排列。該碳納米管碾壓膜中碳納米管的長度大于50微米。該碳納米管碾壓膜的面積與碳納米管陣列的尺寸基本相同。該碳納米管碾壓膜厚度與碳納米管陣列的高度以及碾壓的壓力有關，可為0. 5納米到100微米之間。可以理解， 碳納米管陣列的高度越大而施加的壓力越小，則制備的碳納米管碾壓膜的厚度越大；反之， 碳納米管陣列的高度越小而施加的壓力越大，則制備的碳納米管碾壓膜的厚度越小。所述碳納米管碾壓膜之中的相鄰的碳納米管之間具有一定間隙，從而在碳納米管碾壓膜中形成多個尺寸在1納米到500納米之間的間隙或微孔。所述間隙或微孔能夠增加所述碳納米管膜的比表面積及浸潤更多的蛋白質。所述碳納米管膜可為一碳納米管拉膜，所述碳納米管拉膜是由若干碳納米管組成的自支撐結構。請參閱圖4，所述若干碳納米管為沿該碳納米管拉膜的長度方向擇優取向排列。所述擇優取向是指在碳納米管拉膜中大多數碳納米管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數碳納米管的整體延伸方向基本平行于碳納米管拉膜的表面。
進一步地，所述碳納米管拉膜中多數碳納米管是通過范德華力首尾相連。具體地， 所述碳納米管拉膜中基本朝同一方向延伸的大多數碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過范德華力首尾相連。當然，所述碳納米管拉膜中存在少數偏離該延伸方向的碳納米管，這些碳納米管不會對碳納米管拉膜中大多數碳納米管的整體取向排列構成明顯影響。所述自支撐為碳納米管拉膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該碳納米管拉膜置于(或固定于) 間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位于兩個支撐體之間的碳納米管拉膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過碳納米管拉膜中存在連續的通過范德華力首尾相連延伸排列的碳納米管而實現。具體地，所述碳納米管拉膜中基本朝同一方向延伸的多數碳納米管，并非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除碳納米管拉膜的基本朝同一方向延伸的多數碳納米管中并列的碳納米管之間可能存在部分接觸。具體地，該碳納米管拉膜包括多個連續且定向排列的碳納米管片段。該多個碳納米管片段通過范德華力首尾相連。每一碳納米管片段由多個相互平行的碳納米管組成。該碳納米管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該碳納米管拉膜具有較好的透光性，可見光透過率可以達到75%以上。當該碳納米管膜結構包括多個碳納米管拉膜時，所述多個碳納米管拉膜層疊設置形成一層狀結構。該層狀結構的厚度不限，相鄰的碳納米管拉膜通過范德華力結合。優選地，所述層狀結構包括的碳納米管膜的層數小于或等于10層，從而使單位面積內的碳納米管數量較少，使該碳納米管自身的拉曼光強保持在較小的范圍，從而減小拉曼光譜中碳納米管的拉曼峰強。該層狀結構中相鄰的碳納米管拉膜中的碳納米管之間具有一交叉角度 α，且該α大于0度且小于等于90度。當相鄰的碳納米管拉膜中的碳納米管之間具有一交叉角度α時，所述多個碳納米管拉膜中的碳納米管相互交織形成一神經移植體，使所述碳納米管膜結構的機械性能增加。在本實施例中，所述碳納米管膜結構包括多層碳納米管拉膜層疊設置，相鄰的碳納米管膜中的碳納米管之間的交叉角度α大致等于90度，S卩，相鄰碳納米管拉膜中的碳納米管的延伸方向大致平行。所述疏水性基底用于承載該所述碳納米管膜結構及蛋白質層。所述疏水性基底具有疏水性及良好的柔韌性。所述疏水性基底可由硅膠制成，或表面涂敷有硅膠。所述疏水性基底的形狀與厚度可根據所述碳納米管膜結構的形狀與厚度設計。譬如，所述疏水性基底表面的面積及形狀可大致與所述碳納米管膜結構的面積及形狀大致相當。可以理解，當所述碳納米管膜結構的厚度較薄時，該碳納米管膜結構具有較小機械強度及具有較大的比表面積，因此，該碳納米管膜結構溶液受外力產生破損或容易粘附在其他親水性物體上。將該碳納米管膜結構設置在所述疏水性基底表面形成一生物基底時，該生物基底的機械強度較所述碳納米管膜結構大，從而使該碳納米管膜結構更難受外來作用而產生破損，同時便于移動及防止該碳納米管膜結構粘附在親水性物體上。所述蛋白質層設置在所述碳納米管膜結構的表面，用于使所述碳納米管層具有親水性及生物兼容性，從而使得所述培育層能夠為所述神經細胞的種植及生長提供一個合適的環境。具體地，所述蛋白質層設置在所述碳納米管膜結構遠離所述疏水性基底的表面。優選地，所述蛋白質層中的蛋白質(protein)為可溶性蛋白質。所述蛋白質可選自纖維狀蛋白質、血漿蛋白質及酶蛋白質等。在本實施例中，所述蛋白質為哺乳動物的血清，如豬血清、牛血清或人血清。所述血清不僅能夠為所述神經細胞的種植及生長提供一個合適的環境， 還能夠在所述神經細胞生長時，為所述神經細胞提供生長因子。所述培育層的制備方法不限，只要能夠使蛋白質層與所述碳納米管膜結構混合在一起即可。譬如，可通過將所述碳納米管膜結構浸泡在一蛋白質溶液中，使所述蛋白質溶液浸潤所述碳納米管膜結構，從而使得所述蛋白質溶液中的蛋白質附著在所述碳納米管膜結構的遠離所述疏水性基底的表面形成蛋白質層。也可將所述蛋白質溶液噴涂在所述碳納米管膜結構遠離所述疏水性基底的表面，使所述蛋白質層設置在該表面。還可將蛋白質溶液滴在所述碳納米管膜結構遠離所述疏水性基底的表面，再采用甩膜的方式使所述蛋白質層設置在該表面。所述蛋白質溶液除所述蛋白質外，還可包括溶解所述蛋白質的生物媒介 (biological media)，所述生物媒介的種類不限，可根據蛋白質的種類的不同而調制。通常，所述蛋白質溶液中的蛋白質的濃度大于等于50%小于等于100%。在本實施例中，所述蛋白質溶液中的蛋白質濃度為100%，S卩，所述蛋白質溶液為純蛋白質，無需溶劑溶解。由于所述碳納米管膜結構包括多個碳納米管且多個碳納米管之間存在間隙形成多個微孔，當所述蛋白質溶液浸潤所述碳納米管膜結構時，所述蛋白質溶液可滲透入所述碳納米管膜結構內部浸潤所述多個碳納米管的表面。當然，在所述培育層中，并不是所有碳納米管的表面均可浸潤有蛋白質層，但，只需位于需培育神經細胞的碳納米管膜結構的表面的部分碳納米管浸潤有蛋白質溶液，即可在所述碳納米管膜結構表面形成蛋白質層，使所述碳納米管膜結構具有親水性及生物兼容性，實現使培育層具有作為神經細胞生長的載體的功能。這是因為，由于碳納米管具有疏水性，由碳納米管組成的碳納米管膜結構并不能為神經細胞生長提供適合的親水性環境。而當碳納米管表面覆蓋有具有親水性及無毒性的蛋白質層后，由覆蓋有蛋白質的碳納米管組成的結構即能為細胞生長提供適合的親水性環境。在本實施例中，所述培育層的制備方法可進一步包括如下步驟在本實施例中，所述培育層的制備方法可進一步包括如下步驟Sll,提供所述疏水性基底；S12，將所述碳納米管膜結構設置在所述疏水性基底表面；S13，使所述碳納米管膜結構浸潤有蛋白質溶液；以及S14，對浸潤有蛋白質溶液的碳納米管膜結構進行滅菌處理形成所述培育層。在步驟Sll中，所述疏水性基底由硅膠制成，或表面涂敷有硅膠。硅膠為生物體常用的植入材料，對生物體無毒性，且具有較好的柔韌性。因此，由該硅膠基底制備形成或者涂敷有硅膠的疏水性基底可直接植入人體。在步驟S12中，為使所述碳納米管膜結構與所述硅膠基底表面結合更緊密，可對所述碳納米管膜結構進行有機溶劑處理。具體地，可在設置在所述硅膠基底表面的碳納米管膜結構覆蓋或者滴上容易揮發的溶劑，如有機溶劑，再使所述溶劑揮發，從而可減小該碳納米管膜結構的比表面及增加該碳納米管膜結構與所述硅膠基底的附著力。在步驟S13中，使所述碳納米管膜結構浸潤有蛋白質溶液的方式不限，只要使蛋白質溶液中的蛋白質附著在碳納米管膜結構表面形成一蛋白質層即可。譬如，可通過將所述碳納米管膜結構浸泡在所述蛋白質溶液中，實現蛋白質溶液的浸潤。也可通過在所述碳納米管膜結構噴涂所述蛋白質溶液，實現蛋白質溶液的浸潤。在本實施例中，為實現蛋白質溶液的浸潤，選擇將所述碳納米管膜結構浸泡在純蛋白質中。所述碳納米管膜結構的浸泡時間依碳納米管膜結構的具體結構及蛋白質溶液的具體組分而定，只要能使所述碳納米管膜結構中的大部分碳納米管浸潤有蛋白質溶液即可。通常，所述碳納米管膜結構的浸泡時間在1小時以上。所述碳納米管膜結構的浸泡的環境不限，只要不使所述蛋白質變質即可。 通常，所述浸泡過程可在常溫、常壓環境下進行。當所述碳納米管膜結構浸泡在所述蛋白質溶液中時，所述蛋白質溶液可浸潤所述碳納米管膜結構中的部分碳納米管，也可浸潤所述碳納米管膜結構中的全部碳納米管。通常地，當所述碳納米管膜結構的厚度較薄時，譬如所述碳納米管膜結構的厚度小于等于10 微米時，所述蛋白質溶液可浸潤所述碳納米管膜結構中的全部碳納米管。當所述碳納米管膜結構的厚度較厚時，譬如所述碳納米管膜結構的厚度大于等于10微米時，所述蛋白質溶液可浸潤所述碳納米管膜結構中遠離所述疏水性基底部分的碳納米管。需要指出的是，所述蛋白質溶液是否浸潤所述碳納米管膜結構中的全部碳納米管除了與碳納米管膜結構的厚度有關外，還與浸潤時間與所述蛋白質溶液的濃度有關。譬如，當浸潤時間較短時，即便所述碳納米管膜結構較薄，所述蛋白質溶液也可能僅浸潤所述碳納米管膜結構中的部分碳納米管。在步驟S14中，對浸潤有蛋白質溶液的碳納米管膜結構進行滅菌處理的方式不限，只要能夠殺死蛋白質溶液中的大部分細菌即可。譬如可采用高溫滅菌或紫外光滅菌的方式對所述蛋白質溶液進行滅菌。在本實施例中，采用高溫殺菌的方式對該蛋白質溶液進行滅菌。當然，為使所述蛋白質溶液中的蛋白質不至于被破壞，高溫滅菌時的溫度不得超過 220度。在本實施例中，所述高溫滅菌時的溫度大致為120度。可以理解，當所述蛋白質溶液中本身細菌較少，則該步驟S14則可省略。當對浸潤在碳納米管膜結構中的蛋白質溶液進行滅菌處理時，所述蛋白質溶液中的溶劑或水分將減少。通常地，浸潤在所述碳納米管膜結構中的蛋白質溶液隨著溶劑或水分的減少而固化，從而在所述碳納米管膜結構的表面形成所述蛋白質層。在步驟SlO中，為增加該培育層對神經細胞的附著性及提供更適合神經細胞的生長環境，在形成蛋白質層后，該步驟SlO還可進一步包括如下步驟S15，在所述蛋白質層遠離所述疏水性基底的表面形成一多聚賴氨酸(Poly-D-lysine，PDL)層。具體地，可將所述培育層浸泡在一多聚賴氨酸溶液中，所述多聚賴氨酸溶液中多聚賴氨酸的濃度大致為20 微克每毫升。所述多聚賴氨酸不僅對所述神經細胞具有良好的吸附作用，還具有較好的抑菌性，從而能夠在所述神經移植體的制備過程中，起到防腐的作用。具體地，所述多聚賴氨酸通過改變所述蛋白質層表面的電荷分布來增強該蛋白質層對神經細胞的吸附性。在步驟S20中，所述神經細胞包括哺乳動物的神經細胞，優選地，所述神經細胞為海馬神經元。在該培育層表面種植多個神經細胞的方法不限，可采用在該培育層遠離所述疏水性基底的表面噴射或涂覆含有該神經細胞的溶液，也可采用將該培育層浸泡在所述含神經細胞的神經細胞溶液中，只要使所述神經細胞溶液覆蓋所述培育層即可。為使所述神經細胞液覆蓋所述培育層，所述神經細胞液可盛放在一培養皿中。所述培育層可懸空設置在所述培養皿中。也可設置在所述培養皿的一底面上，只要能使所述培養液覆蓋所述神經細胞即可。當所述培育層設置在所述培養皿的底面時，所述疏水性基底與所述底面接觸，從而使得所述神經細胞僅分布在蛋白質層表面。所述神經細胞液在制備時，選擇含有所述神經細胞的組織，如含有海馬神經細胞的海馬組織，用一生物媒介(biological media)消化該組織中的非神經細胞部分，從而使得該組織中的神經細胞得以分散在該生物媒介中形成所述神經細胞液。譬如，制備海馬神經細胞液時，通常將海馬組織防止在濃度大致為0. 25%的胰酶(Pancreatin)溶液中而得至IJ。其中，所述海馬組織中的非海馬神經細胞部分被所述胰酶所消化，而剩下的海馬神經細胞則分散在所述胰酶溶液中。當將該神經細胞液滴加在所述培育層表面并覆蓋所述培育層，其中的神經細胞沉淀并附著在所述培育層的表面。所述生物媒介的種類不限，可根據神經細胞的種類的不同而調制，只要能夠使所述神經細胞充分分散，又能保持活性即可。在步驟S30中，所述神經細胞的培育環境不限，只要能夠生長出神經突起即可。通常，所述神經細胞在常溫、常壓環境中即可生長。即，將所述神經細胞放置在室內環境中，所述神經細胞即可生長，而培育層中的蛋白質如牛血清可提供生長因子，促進該神經細胞生長。當然，也可使該培育環境接近提供該神經細胞的生物體的體內生長環境也可。譬如，當所述神經細胞為取自老鼠的海馬神經細胞時，可模擬所述老鼠體內的生長環境。所述神經細胞在培育時，能夠長出多個神經突起(Neurite)。所述神經突起包括樹突(Dendrite)與軸突(Axon)。當所述培育層表面僅有一個神經細胞時，所述神經細胞的神經突起沿培育層的表面朝各個方向隨機生長。但由于神經細胞本身會釋放出誘導神經突起定向生長的因子，因此，當所述培育層表面設置有多個神經細胞時，該神經細胞的神經突起具有沿向相鄰的神經細胞生長的趨勢，從而使相鄰的神經細胞得以連接溝通。因此，控制神經細胞在所述培育層的分布，即可控制所述神經突起的生長方向。譬如，如果所述神經細胞是隨機均勻分布在所述培育層的表面，所述神經細胞將各自生長出神經突起與相鄰的細胞連接，當所述多個神經細胞的全部或大多數神經細胞均生長出連接在相鄰的神經細胞之間的神經突起時，所述多個神經細胞借由所述神經突起形成所述神經網絡，使該多個神經細胞之間能相互溝通。相鄰的神經細胞的神經突起如果相遇，則會合為同一個神經突起。再譬如，當所述神經細胞在該培育層表面以線狀或者陣列的方式排列時，且沿縱向方向的神經細胞相距較近，而沿橫向方向的神經細胞相距較遠，此時，所述神經細胞所生長的神經細胞可基本沿所述縱向方向延伸。為使所述神經細胞能夠在所述培育層表面以線狀或者陣列的方式排列，可選擇使所述碳納米管膜中的碳納米管基本沿同一方向延伸。通過培育，彼此相鄰的神經細胞大多通過神經突起建立起連接，從而形成所述神經網絡。所述神經網絡與所述培育層一起形成所述神經移植體。所述移植體的制備方法通過在該疏水性基底表面設置碳納米管膜結構，再在該碳納米管膜結構遠離所述疏水性基底表面設置蛋白質層形成培育層，從而能在該培育層中蛋白質層表面種植多個神經細胞，并使所述多個神經細胞生長出多個神經突起連接起多個神經細胞。所述硅膠基底具有疏水性，不能使所述神經細胞吸附其上，即不能提供供所述神經細胞生長的環境，因此，所述神經細胞將僅在所述設置有蛋白質層表面生長。所述碳納米管膜結構為一宏觀的膜狀結構，其面積一般都可達到15毫米X 15毫米以上，具體地，該碳納米管膜結構的長度可達300米以上，寬度可達0. 5米以上。所述疏水性基底也為一宏觀結構，其形狀與面積可根據所述碳納米管膜結構的形狀與面積進行調整。且該碳納米管膜結構與所述疏水性基底均具有彈性佳、延展性良好及不含金屬等優點， 可直接植入生物體。因此，由所述碳納米管膜結構及疏水性基底做主要載體的神經移植體可根據受損神經系統的受損部位的形狀、大小進行裁剪、拉伸并植入受損部位。所述神經網絡具有生物活性及信號傳遞能力，從而使得包括所述神經網絡的神經移植體也具有生物活性及信號傳遞能力。當所述神經移植體植入生物體中的受損部位時，由于所述神經植入體中的神經元與所述受損部位兩端或邊緣的神經元的距離較短，因此可通過直接縫合所述神經植入體中的神經元與受損部位邊緣的神經元的方式使所述受損部位的兩端建立起信號傳遞能力，完成受損部位的神經修復，從而節省所述神經突起的生長時間，減少受損的神經系統的修復時間。可以理解，即便是在所述神經植入體植入受損部位時，不進行直接縫合， 由于所述神經植入體中的神經元所述受損部位邊緣的神經元的距離小于所述受損部位兩端的神經元的距離，因此，通過植入所述神經植入體，也能減少神經突起的生長時間，從而減少受損的神經系統的修復時間。需要指出的是，通常情況下，所述碳納米管膜結構中的碳納米管是指未經過化學或物理處理的碳納米管，如未經過表面親水性處理的碳納米管，即，所述碳納米管為純碳納米管。當然，碳納米管膜結構中的碳納米管如果是經過改性的碳納米管，只要是對神經細胞沒有毒性，也應在在本發明的保護范圍之內，只是，所述碳納米管的改性并不會對實現本發明有任何實質性貢獻，因為，當所述蛋白質層覆蓋該碳納米管后，所述神經細胞與所述碳納米管并不直接接觸，該碳納米管的表面結構實際上是可忽略的。本發明提供的神經移植體可包括由上述神經移植體的制備方法在包括碳納米管膜結構及蛋白質層的培育層表面培養由多個神經細胞及神經突起形成的神經網絡所得到
女口
廣 PFt ο請參閱圖5，所述神經移植體100包括一培育層10及分布在該培育層10表面的一神經網絡20。所述培育層10包括一疏水性基底11、一碳納米管膜結構12及一蛋白質層14。所述碳納米管膜結構12設置在所述疏水性基底11的一個或者相對的兩個表面。所述蛋白質層14設置在所述碳納米管膜結構12遠離所述疏水性基底11的表面。在本實施例中，所述碳納米管膜結構12僅設置在所述疏水性基底11的一個表面。所述疏水性基底11可由硅膠制成，或表面涂敷有硅膠。硅膠為生物體常用的植入材料，對生物體無毒性，且具有較好的柔韌性。因此，由該硅膠制備形成或者涂敷有硅膠的疏水性基底11可直接植入人體。所述碳納米管膜結構12包括多個碳納米管基本平行于所述碳納米管膜結構的表面，且相鄰的碳納米管之間通過范德華力相互連接形成一自支撐結構。所述碳納米管膜結構12包括至少一碳納米管膜，該碳納米管膜可為如圖2中的碳納米管絮化膜、圖3中的碳納米管碾壓膜及圖4中的碳納米管拉膜。在本實施例中，所述碳納米管膜結構12包括多個層疊設置的拉膜，相鄰的拉膜通過范德華力相互結合。在相鄰的拉膜中，碳納米管的的延伸方向可具有一個交叉角度，優選地，所述交叉角度為90度。所述碳納米管膜結構12的厚度可根據具體需求而設置。通常，所述碳納米管膜結構12厚度大于0. 3微米小于60微米。在本實施例中，所述碳納米管膜結構12的厚度大致為0. 6微米。所述蛋白質層14為由可溶性蛋白質組成。所謂可溶性蛋白質即該蛋白質具有較好的親水性。所述蛋白質層14的厚度不限，只要能夠提供一個親水性環境即可。通常，所述蛋白質層14的厚度為0. 3微米到2微米。在本實施例中，所述蛋白質層的厚度大致為0. 5 微米。在宏觀上，所述蛋白質層14可選擇僅設置在所述碳納米管膜結構12遠離所述疏水性基底11的表面。在微觀上，所述蛋白質層14中的蛋白質容易滲透到所述碳納米管膜結構12的內部，并包覆所述碳納米管膜結構12中的部分或者全部碳納米管，此時，所述蛋白質層14與該碳納米管膜結構12之間并沒有明顯的分界面。通常，當所述碳納米管膜結構 12的厚度較薄時，譬如，所述碳納米管膜結構12的厚度小于等于3微米時，所述蛋白質層 14中的蛋白質容易滲透到所述碳納米管膜結構12的內部，并基本包覆所述碳納米管膜結構12中的所有的碳納米管。而當所述碳納米管膜結構12的厚度較厚時，譬如，所述碳納米管膜結構12的厚度大于等于3微米時，所述蛋白質層14中的蛋白質雖然也可滲透到所述碳納米管膜結構12內部，但通常僅包覆所述碳納米管膜結構12靠近所述神經網絡20的碳納米管。在本實施例中，所述蛋白質層14中的蛋白質基本包覆所述碳納米管膜結構12中的所有的碳納米管。所述神經網絡20設置在所述蛋白質層14遠離所述碳納米管膜結構12的一個表面。當所述神經移植體100僅包括一個碳納米管膜結構12且該碳納米管膜結構12遠離疏水性基底11的表面設置有一個蛋白質層14時，所述神經移植體100僅包括一個神經網絡 20設置在所述蛋白質層14表面。當所述神經移植體100包括兩個碳納米管膜結構12分別設置在該疏水性基底11的兩個表面，且每一碳納米管膜結構12遠離疏水性基底11的表面均設置有一個蛋白質層14時，所述神經移植體100可包括兩個神經網絡20分別設置在所述兩個蛋白質層14的表面，也可僅包括一個神經網絡20設置在其中一個蛋白質層14的表面。在本實施例中，所述神經移植體100僅包括一個碳納米管膜結構12、一個設置在所述碳納米管膜結構12表面的蛋白質層14、及一個設在所述蛋白質層14表面的神經網絡20。可以理解，為提高所述生物移植體100的抑菌性，提高該神經移植體100的壽命， 所述神經移植體100還可進一步包括一多聚賴氨酸層設置在所述神經網絡20與所述蛋白質層14之間。請參閱圖6，所述神經網絡20包括多個神經細胞22及自所述多個神經細胞22延伸出來的多個神經突起對。每一個神經細胞22延伸出來的神經突起M的個數不限，只要能夠使所述多個神經細胞22之間建立起生物連接使所述多個神經細胞22能夠相互溝通即可。譬如，其中一個神經細胞22可延伸出多個神經突起M或不延伸出任何神經突起M。本發明中的神經移植體100，具有修復生物體中神經系統中的神經網絡20設置在該培育層10表面。而所述培育層10中的疏水性基底11具有較好的，具有不含金屬、彈性佳、不易腐蝕及延展性良好等優點。所述培育層10中的碳納米管膜結構12為基本由碳納米管組成的自支撐結構，具有不含金屬、彈性佳、不易腐蝕、延展性良好及低密度等優點。因此，該培育層10可隨同該由多個神經突起14連接的多個神經細胞12 —起植入到生物體中，用于修復生物體中受損的神經系統，且可以根據生物體中神經系統的創傷面積對所述神經移植體100進行裁剪或拉伸。以下將結合附圖并以具體實施例方式詳細說明本發明的神經移植體的制備方法及神經移植體。本發明提供一種神經移植體的制備方法，其包括如下步驟S210，提供一硅膠基底。所述硅膠基底的尺寸與厚度可根據實際需求而確定。譬如，如果所需神經移植體的面積為3平方厘米，則所述硅膠基底的面積可大于等于3平方厘米。所述硅膠基底不含金屬，對生物體基本無毒性。S220，將一碳納米管膜結構鋪設在所述硅膠基底的一表面。為使所述碳納米管膜結構與所述硅膠基底表面結合更緊密，可對所述碳納米管膜結構進行有機溶劑處理。具體地，可在設置在所述硅膠基底表面的碳納米管膜結構覆蓋或者滴上容易揮發的溶劑，如有機溶劑，再使所述溶劑揮發，從而可減小該碳納米管膜結構的比表面及增加該碳納米管膜結構與所述硅膠基底的附著力。所述碳納米管膜結構包括多層碳納米拉膜，相鄰的碳納米管拉膜之間的碳納米管的延伸方向具有一交叉角度。請參閱圖 7及圖8，優選地，所述交叉角度大致等于90度。S230，將鋪設有碳納米管膜結構的硅膠基底浸泡在一蛋白質溶液中。由于所述碳納米管膜結構設置在所述硅膠基底表面，當所述碳納米管膜結構連同硅膠基底一起浸泡到所述純蛋白質中時，所述碳納米管膜結構受液體表面張力影響而產生破損的概率將大為降低。所述蛋白質溶液純牛血清溶液。請參見圖9，當所述碳納米管膜結構從所述蛋白質溶液中浸泡1. 5個小時左右，所述碳納米管膜結構中的大部分碳納米管表面可浸潤有蛋白質溶液。SM0，從所述蛋白質溶液中取出所述鋪設有碳納米管膜結構的硅膠基底，在120 攝氏度下進行高溫滅菌處理，形成一培育層。將所述鋪設有碳納米管膜結構的硅膠基底從所述蛋白質溶液中取出后，可在一干燥箱中進行加熱滅菌處理。所述干燥箱的滅菌溫度大致在120度左右，滅菌處理后后，所述蛋白質溶液中的蛋白質基本固化，在所述碳納米管膜結構表面形成一蛋白質層，從而形成所述培育層。S250，將所述培育層浸泡在一多聚賴氨酸溶液中。所述多聚賴氨酸溶液中的多聚賴氨酸的濃度大致為20微克每毫升。通過浸泡，所述培育層表面附著有多聚賴氨酸，并提供一個水性環境。且通過浸泡，該培育層表面具有電荷分布，對神經細胞的吸附性得到加強。S^O，在所述浸泡后的培育層滴加一神經細胞液直到該神經細胞液覆蓋該培育層。由于所述培育層中具有硅膠基底，該培育層可直接設置在一容器如培養皿中，通過所述硅膠基底是所述碳納米管膜結構不與所述容器的內表面接觸。請參閱圖10，所述神經細胞液覆蓋所述培育層后，所述神經細胞沉淀并附著在所述培育層上。所述神經細胞液除了神經細胞外，還包括用于分散所述神經細胞的胰酶。所述胰酶在所述神經細胞液的濃度大致為0.25%。所述神經細胞液在制備時，選擇含有所述神經細胞的組織，如含有海馬神經細胞的海馬組織，用一生物媒介(biological media)消化該組織中的非神經細胞部分，從而使得該組織中的神經細胞得以分散在該生物媒介中形成所述神經細胞液。譬如，制備海馬神經細胞液時，通常將海馬組織防止在濃度大致為0. 25%的胰酶(Pancreatin)溶液中而得至IJ。其中，所述海馬組織中的非海馬神經細胞部分被所述胰酶所消化，而剩下的海馬神經細胞則分散在所述胰酶溶液中。當將該神經細胞液滴加在所述培育層表面并覆蓋所述培育層，其中的神經細胞沉淀并附著在所述培育層的表面。所述生物媒介的種類不限，可根據神經細胞的種類的不同而調制，只要能夠使所述神經細胞充分分散，又能保持活性即可。
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S270，培育所述附著在所述培育層的多個神經細胞，使該多個神經細胞生長出多個神經突起連接在所述多個神經細胞之間，從而在所述培育層形成一神經網絡。所述神經細胞的培育環境為普通的室內環境，培育時間可根據實際需求而定。因此，在步驟S270的環境下，保持各種條件不變，在室內環境放置15天左右，即可使所述多個神經細胞生長出多個神經突起，從而形成所述神經移植體。所述神經細胞生長時，所述蛋白質如牛血清，能夠提供供所述神經細胞生長的生長因子。請參閱圖11及圖12，為所述神經移植體未經染色的掃描電鏡照片及經過染色后的透射電鏡照片。從上述投射電鏡照片可以清晰看出，所述神經移植體中的多個神經細胞通過神經突起連接在一起。同時，如圖11所示，部分神經細胞雖然延伸出多個神經突起，但并未通過該多個神經突起與其他神經細胞連接在一起，但這并不影響該神經移植體在整體上具有生物活性的性質。需要指出的是，由于所述培育層中的硅膠基底將所述碳納米管膜結構所述容器隔開，而該硅膠基底本身具有疏水性。因此，所述神經細胞將僅吸附在設置在所述碳納米管膜結構上蛋白質層表面且在該表面生長，而不會在所述硅膠基底表面或容器的內表面上生長。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種神經移植體，其包括一疏水性基底；一碳納米管膜結構設置在所述疏水性基底的一表面；一蛋白質層設置在所述碳納米管膜結構遠離所述疏水性基底的表面；以及一神經網絡設置在所述蛋白質層遠離所述碳納米管膜結構的表面，所述神經網絡包括多個神經細胞及多個神經突起，所述多個神經細胞之間的神經突起相互連接形成一神經網絡。
2.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述神經移植體的面積大于15毫米X 15毫米。
3.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述疏水性基底由硅膠制成，或表面涂敷有硅膠。
4.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述碳納米管膜結構包括多個碳納米管基本平行于所述碳納米管膜結構的表面，且相鄰的碳納米管之間通過范德華力相互連接形成一自支撐結構。
5.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述碳納米管膜結構包括至少一碳納米管膜，所述碳納米管膜包括碳納米管絮化膜、碳納米管碾壓膜或碳納米管拉膜。
6.如權利要求5所述的神經移植體，其特征在于，所述碳納米管膜結構包括多個碳納米管膜層疊設置，相鄰的碳納米管膜之間通過范德華力連接。
7.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述碳納米管膜結構由多個碳納米管組成，且碳納米管膜結構中的多個碳納米管通過范德華力首尾相連且軸向沿同一方向擇優取向延伸。
8.如權利要求7所述的神經移植體，其特征在于，所述神經細胞中的神經突起基本沿所述同一方向延伸。
9.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述蛋白質層中的蛋白質為可溶性蛋白質。
10.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述蛋白質層中的蛋白質包括哺乳動物的血清。
11.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述蛋白質層中的蛋白質滲透到所述碳納米管膜結構的內部，并包覆所述碳納米管膜結構中的部分或者全部碳納米管。
12.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述神經網絡中的每一神經細胞包括至少一個神經突起與相鄰的神經細胞連接。
13.如權利要求1所述的神經移植體，其特征在于，所述神經移植體進一步包括一多聚賴氨酸層設置在所述神經網絡與所述蛋白質層之間。
全文摘要
本發明涉及一種神經移植體，其包括一疏水性基底、一碳納米管膜結構、一蛋白質層及一神經網絡。所述碳納米管膜結構設置在所述疏水性基底的一表面。所述蛋白質層設置在所述碳納米管膜結構遠離所述疏水性基底的表面。所述神經網絡設置在所述蛋白質層遠離所述碳納米管膜結構的表面。所述神經網絡包括多個神經細胞及多個神經突起，所述多個神經細胞之間的神經突起相互連接形成一神經網絡。
文檔編號A61L27/40GK102526807SQ20101058320
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月11日 優先權日2010年12月11日
發明者馮辰, 范立, 趙文美 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(深圳)有限公司