一種神經導管及其制備方法與流程

本發明涉及神經外科領域，具體而言，涉及一種神經導管及其制備方法。
背景技術：
：周圍神經損傷在臨床上比較常見，損傷后的再生及功能修復一直是醫學難題。目前臨床采用的治療方式是自體神經移植。但自體神經來源有限，同時造成供區功能受損。醫學證明，受損神經可以沿軸突定向生長。因此，用一種材料做成管狀連接受損神經末端，營造一種密閉的環境，有利于神經的再生及功能修復。目前用于神經連接管的降解材料多為膠原、殼聚糖、聚乳酸及其修飾物。中國專利CN200410067183.5描述了一種殼聚糖導管的成管方法，將殼聚糖溶在乳酸水溶液中，滾涂成管。缺點是所制得的神經導管的力學強度過低，柔韌性不足。同樣，膠原材質的導管也存在力學性能較差，不易加工等缺點，無法滿足臨床中的使用需求。技術實現要素：本發明的第一目的在于提供一種神經導管，這種神經導管具有力學強度大、柔韌性強、且降解周期長的特性，能夠很好的應用于受損神經的再生和修復中。本發明的第二目的在于提供一種神經導管的制備方法，工藝簡單、操作方便，容易加工，且精度可控性強。為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：一種神經導管的制備方法，其包括：將聚合物材料在有機溶劑中溶解，沉降除氣泡后得聚合物溶液，再用所述聚合物溶液制備管材并干燥；其中，所述聚合物材料中乳酸單體的含量為45～65mol％，乙醇酸單體的含量為5～20mol％，己內酯單體的含量為30～45mol％。一種由上述方法制備的神經導管。與現有技術相比，本發明的有益效果為：本發明提供的制備神經導管的方法，工藝簡單、操作方便，容易加工，且精度的可控性強。所制得的神經導管，具有力學強度大、柔韌性強、且降解周期長的特性，能夠很好的應用于受損神經的再生和修復中。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。圖1為實施例6中提供的聚合物材料的1H-NMR圖；圖2為實施例20中制備的神經導管的外觀圖；圖3為實驗例20中神經導管在PBS溶液中的降解趨勢圖；其中A線為神經導管在PBS溶液中的降解速率；B線為神經導管在PBS溶液中溶脹率。具體實施方式下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。本實施方式提供一種神經導管的制備方法，其包括：S1：將聚合物材料在有機溶劑中溶解，沉降除氣泡后得聚合物溶液。本實施方式中的聚合物材料中的乳酸單體的含量為45～65mol％，乙醇酸單體的含量為5～20mol％、己內酯單體的含量為30～45mol％。這種聚合物材料，其組成成分為乳酸、乙醇酸和己內酯，是通過丙交酯、乙交酯和己內酯按照特定比例共聚得到。這種聚合物材料的相對分子量大、機械強度高、柔韌性強、膨脹度小，可用于人體組織的再生修復，且這種聚合物材料的降解周期長，其在體外環境中的降解時間約為1.5年，在體內環境中的降解時間約為2年，由此說明由這種聚合物材料制成的神經導管能夠為神經的修復提供足夠的生長周期。較為優選的，這種聚合物材料的分子量為70～90萬、特性粘度為4.3～5.5dl/g，這種聚合物材料不但具有良好的力學性能，有具有適度的降解性能。由于乙交酯所形成的鏈段，具有加速降解的作用，因此聚合物材料中的乙醇酸單體的含量越多，該聚合物材料的降解速率越大。因此傳統的這類聚合物，為了避免聚合物降解速度過怪，常常只采用丙交酯和己內酯為原料進行聚合，但這類聚合物降解速度過慢，不能滿足生物醫藥領域的特殊使用需求；而現有技術中，也有采用丙交酯、乙交酯和己內酯進行共聚報道，雖然該技術中得到的聚合物的降解速率有所提高，但其分子量最多也只能達到50萬，這主要是因為乙交酯的加入，使得聚合物在聚合的同時，也伴隨著解聚發生，進而導致該聚合物的分子量不高。由于其分子量不高，使得該聚合物的特性粘度低、力學性能差，從而不能滿足生物醫藥領域的特殊使用需求。較為優選的，該聚合物材料的制備方法為：將丙交酯、乙交酯和己內酯混合形成第一混合物，其中第一混合物中丙交酯的含量為45～65mol％，乙交酯的含量為5～20mol％、己內酯的含量為30～45mol％；隨后，在惰性氣體保護下，將第一混合物與催化劑混合，形成第二混合物；隨后，將第二混合物于100～120℃下并于真空環境下反應3～5天。通過這種方法制備的聚合物材料，具有相對分子量大、機械強度高、柔韌性強、膨脹度小的特性，且這種聚合物材料的降解周期長。在制備神經導管時，優選的，有機溶劑為鹵代烷烴、酮、醚和鹵代醇中的至少一種；更為優選的，有機溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、四氫呋喃和三氟乙醇中的一種或多種。不同溶劑的揮發性不同，采用本實施方式提供的這五種溶劑中的任何一種，都可以得到拉伸強度和斷裂伸長率較高的神經導管。而如果選用的溶劑揮發性過高，則容易在成管過程中，出現分層現象，進而影響管材的力學性能；反之，如果選用的溶劑揮發性過低，則會降低管材的制備效率，且對管材的力學性能也有一定的影響。優選的，聚合物溶液中聚合物材料的質量分數為5～8％，優選為6％，在這一濃度范圍下的聚合物溶液中聚合物材料的分散性好，所制得的管材中聚合物材料更加均勻，從而力學性能更佳。S2：用聚合物溶液制備管材并干燥。神經導管的成管方式有擠出法、涂層法、靜電紡絲法等。其中擠出法需要熔融，溫度過高，會造成該聚合物材料的降解，分子量迅速降低，從而引起所制得的神經導管的力學性能及降解速率的變化。因此，在本發明較佳的實施例中，用聚合物溶液制備管材的方法包括靜電紡絲法或涂層法。采用靜電紡絲法制備管材的工藝參數為：外加電壓為15～20kV，聚合物溶液的流量為5～20mL/h，接收裝置的轉速為300～1000rpm，接收距離為2～23cm。其中，接收距離為設備噴頭到接收裝置的距離，由于導管為圓柱體，故接收裝置為棒狀模具。采用這種靜電紡絲工藝成管，待管材至一定厚度時，用乙醇浸泡取下，并于40-50℃下真空干燥3d-5d。靜電紡絲工藝為纖維編織，噴涂出的細絲更加均勻，可控性高，因此其成管的均勻度更高，所制備的神經導管的力學性能更優。優選的，采用涂層法制備管材包括：將聚合物溶液均勻涂覆在旋轉狀態中的棒狀模具上，待有機溶劑揮干后，重復涂覆直至神經導管形成，隨后用乙醇浸泡取下，并于40-50℃下真空干燥3d-5d。涂層法的制備工藝簡單，容易操作，有利于大規模生產。本實施方式還提供一種由上述方法制得的神經導管。醫學證明，受損神經可以沿軸突定向生長。因此，用一種材料做成管狀連接受損神經末端，營造一種密閉的環境，有利于神經的再生及功能修復。而由上述方法所制得的神經導管，力學強度大、柔韌性強、降解周期長且溶脹率低，能夠很好的應用于受損神經的再生和修復中。在本發明較佳的實施例中，該神經導管的內徑為1.0～10.0mm、厚度為0.2～1mm、長度為1～5cm。神經導管的規格越大、管壁越厚，其力學性能則更優。但是導管規格過大，管壁過厚，在臨床使用時，會給周邊組織造成較大壓迫，異物感強烈，且降解代謝較慢，給機體組織帶來較大的負擔。因此，選擇合適的規格和厚度對于神經導管來說也是一個關鍵因素。發明人經過多年的創造性勞動和實踐摸索，發現當神經導管的規格為本實施方式提供的規格時，既具有良好的力學性能，又不會對人體組織造成負面的影響，能夠滿足臨床方面的需要。在本發明較佳的實施例中，神經導管的拉伸強度為20～60N、斷裂伸長率為600～1200％。該神經導管具有良好的力學性能，能夠很好的應用于受損神經的再生和修復中。以下結合實施例對本發明的特征和性能作進一步的詳細描述：<1>聚合物材料的合成本實施例提供一種生物可降解的聚合物材料，這種聚合物材料的制備方法為：按表1，在反應容器中加入丙交酯、乙交酯和己內酯，其中丙交酯為DL-丙交酯和L-丙交酯的按照摩爾比為1:1混合；混合形成第一混合物，體系抽真空，注入高純氮氣，然后加入，辛酸亞錫與丙交酯的摩爾比為1：10000，抽真空，在一定溫度下密閉反應一定時間后，得到反應產物；隨后，用二氯甲烷溶解，乙醇來沉降，干燥得聚合物材料。采用凝膠滲透色譜儀(GPC)測試所制得的聚合物材料的分子量，流動相和溶劑均為四氫呋喃；采用烏式粘度計測定所制得的聚合物材料的特性粘度，溶劑為三氯甲烷；通過核磁共振氫譜(1H-NMR)來計算聚合物的組成成分及比例。結果見表1。表1.聚合物材料的組成及性能參數由表1可知，(1)當丙交酯、乙交酯、己內酯三者的摩爾比一定時，反應的溫度過高，如對比例1中的130℃，得到的聚合物材料的分子量偏低。這是由于在該條件下聚合與解聚同時發生，且高溫下解聚速率明顯加快，造成分子量偏低；而反應溫度過低，如對比例2中的90℃，即使延長了反應時間，得到的聚合物材料的分子量和特性粘度均偏低。(2)對應每一個溫度，聚合物材料都有一個最佳的反應時間，例如在100℃時反應5d、110℃時反應4d、120℃時反應3d，反應時間的延長，并不會使得聚合物材料的分子量有進一步的增長，反而有降低的可能。(3)乙交酯在一定范圍內的比例越小，聚合物材料的特性粘度有所升高，分子量顯示并未有明顯增加。然而，當乙交酯的比例小于5，如對比例3，則聚合物材料的特性粘度越低，分子量也會越低，降解速率減慢；當乙交酯的比例大于20，則聚合物材料的特性粘度越低，分子量也會越低。當乙交酯的比例控制在5-20范圍內，則聚合物的特性粘度和分子量均不會受到影響，降解速率也會在一定程度上加快。因此本發明，優選的，在合成投料配比上將乙交酯的比例控制在5-15，得到最終乙交酯比例在5-20的聚合物。(4)以實施例6為例，通過核磁共振氫譜(1H-NMR)來計算聚合物的組成成分及比例：圖1為實施例6中提供的聚合物材料的1H-NMR圖，5.2ppm為乳酸單體特征峰，4ppm～4.2ppm、2.3ppm～2.5ppm為己內酯單體特征峰，4.6ppm～5.0ppm寬峰為乙醇酸單體特征峰。峰面積:乳酸單體＝1.76、己內酯單體＝1.08、乙醇酸單體＝0.56。由此計算出各單體摩爾比乳酸：乙醇酸：己內酯＝52:16:32。乳酸單體的分子量M1＝72，乙醇酸單體的分子量M2＝58，己內酯單體的分子量M3＝114，因此各單體質量比＝46:17:37。<2>神經導管的制備：實施例11本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用三氯甲烷溶解，配成聚合物材料的質量分數為5％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，將聚合物溶液使用注射器均勻的涂覆到水平旋轉50rpm、直徑為5mm的棒狀模具上，涂覆完成后以150rpm使溶劑快速揮發，繼續重復此步驟30-40次，揮干溶劑后，至管材成一定厚度后，用無水乙醇浸泡，將管材從模具上取下，50℃下真空干燥3d，得到神經導管，其規格為：管內徑5.1mm，長度3cm，厚度0.5mm。實施例12本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用四氫呋喃溶解，配成聚合物材料的質量分數為8％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，將聚合物溶液使用注射器均勻的涂覆到水平旋轉50rpm、直徑為5mm的棒狀模具上，涂覆完成后以200rpm使溶劑快速揮發，揮干溶劑后，繼續重復此步驟10-20次，至管材成一定厚度后，用無水乙醇浸泡，將管材從模具上取下，40℃下真空干燥5d，得到神經導管，其規格為：管內徑5.0mm，長度3cm，厚度0.3mm。實施例13本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用二氯甲烷溶解，配成聚合物材料的質量分數為6％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，將聚合物溶液使用注射器均勻的涂覆到水平旋轉50rpm、直徑為5mm的棒狀模具上，涂覆完成后以150rpm使溶劑快速揮發，揮干溶劑后，繼續重復此步驟20-30次，至管材成一定厚度后，用無水乙醇浸泡，將管材從模具上取下，50℃下真空干燥3d，得到神經導管，其規格為：管內徑5.0mm，長度3cm，厚度0.4mm。實施例14本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用丙酮溶解，配成聚合物材料的質量分數為6％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，將聚合物溶液使用注射器均勻的涂覆到水平旋轉50rpm、直徑為5mm的棒狀模具上，涂覆完成后以100rpm使溶劑快速揮發，揮干溶劑后，繼續重復此步驟20-30次，至管材成一定厚度后，用無水乙醇浸泡，將管材從模具上取下，50℃下真空干燥3d，得到神經導管，其規格為：管內徑5.2mm，長度3cm，厚度0.7mm。實施例15本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用丙酮溶解，配成聚合物材料的質量分數為6％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，取溶液50ml注入藥用注射儀中以流量5ml/h的速度輸出溶液，使用靜電紡絲工藝成管，通過直流電壓噴射到轉速為1000rpm、直徑為5mm的棒狀模具上：電壓20kV，接收距離20cm。靜電紡絲噴頭在水平方向上以10cm/min速度往返運動，有效的成管長度大約為30cm。溶液噴射完后棒狀模具繼續以1000rpm的速度旋轉，使溶劑揮發12h，然后將神經鞘管從棒狀模具上脫下，放入50℃烘箱中3天，使溶劑揮發完全。將神經鞘管截成3cm的長度，即為外觀白色多孔的最終產品，其規格為：管內徑5.1mm，長度3cm，厚度0.7mm。實施例16本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用三氟乙醇溶解，配成聚合物材料的質量分數為8％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，取溶液35ml注入藥用注射儀中以流量5ml/h的速度輸出溶液，使用靜電紡絲工藝成管，通過直流電壓噴射到轉速為800rpm、直徑為5mm的棒狀模具上：電壓15kV，接收距離23cm。靜電紡絲噴頭在水平方向上以10cm/min速度往返運動，有效的成管長度大約為30cm。溶液噴射完后棒狀模具繼續以800rpm的速度旋轉，使溶劑揮發12h，然后將神經鞘管從棒狀模具上脫下，放入40℃烘箱中5天，使溶劑揮發完全。將神經鞘管截成3cm的長度，即為外觀白色多孔的最終產品，其規格為：管內徑5.2mm，長度3cm，厚度0.7mm。實施例17本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用丙酮溶解，配成聚合物材料的質量分數為7％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，取溶液40ml注入藥用注射儀中以流量10ml/h的速度輸出溶液，使用靜電紡絲工藝成管，通過直流電壓噴射到轉速為300rpm、直徑為5mm的棒狀模具上：電壓18kV，接收距離17cm。靜電紡絲噴頭在水平方向上以12cm/min速度往返運動，有效的成管長度大約為30cm。溶液噴射完后棒狀模具繼續以300rpm的速度旋轉，使溶劑揮發12h，然后將神經鞘管從棒狀模具上脫下，放入40℃烘箱中2天，使溶劑揮發完全。將神經鞘管截成3cm的長度，即為外觀白色多孔的最終產品，其規格為：管內徑5.1mm，長度3cm，厚度0.7mm。實施例18本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用丙酮溶解，配成聚合物材料的質量分數為7％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，取溶液40ml注入藥用注射儀中以流量20ml/h的速度輸出溶液，使用靜電紡絲工藝成管，通過直流電壓噴射到轉速為300rpm、直徑為4mm的棒狀模具上：電壓18kV，接收距離2cm。靜電紡絲噴頭在水平方向上以6cm/min速度往返運動，有效的成管長度大約為30cm。溶液噴射完后棒狀模具繼續以300rpm的速度旋轉，使溶劑揮發12h，然后將神經鞘管從棒狀模具上脫下，放入40℃烘箱中2天，使溶劑揮發完全。將神經鞘管截成3cm的長度，即為外觀透明的最終產品，其規格為：管內徑4.0mm，長度3cm，厚度0.7mm。實施例19本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用丙酮溶解，配成聚合物材料的質量分數為6％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，取溶液50ml注入藥用注射儀中以流量20ml/h的速度輸出溶液，使用靜電紡絲工藝成管，通過直流電壓噴射到轉速為300rpm、直徑為4mm的棒狀模具上：電壓17kV，接收距離5cm。靜電紡絲噴頭在水平方向上以6cm/min速度往返運動，有效的成管長度大約為30cm。溶液噴射完后棒狀模具繼續以300rpm的速度旋轉，使溶劑揮發12h，然后將神經鞘管從棒狀模具上脫下，放入40℃烘箱中2天，使溶劑揮發完全。將神經鞘管截成3cm的長度，即為外觀透明的最終產品。其規格為：管內徑4.0mm，長度3cm，厚度0.7mm。實施例11～19所提供的神經導管的力學性能測試：采用HY-939C電腦式單柱拉力試驗機測試神經導管的拉伸強度和斷裂伸長率，測試方法為：將樣品(神經導管)的兩端固定在拉伸試驗機的夾具上，兩夾具間距L0＝10mm；確保試驗樣品沒有被拉伸、扭曲或被夾具損壞，保持1min。然后以10mm/min的速度進行拉伸，直到斷裂。記錄最大荷重Tmax和斷裂時兩夾具間的距離L1。拉伸強度＝Tmax斷裂伸長率＝(L1-L0)/L0×100％結果如表2所示：表2.實施例11～19所提供的神經導管的對比表實施例成管方式溶劑拉伸強度/N斷裂伸長率/％11涂層法三氯甲烷2666812涂層法四氫呋喃2768913涂層法二氯甲烷2975614涂層法丙酮2672015靜電紡絲法三氯甲烷3892016靜電紡絲法三氟乙醇4289717靜電紡絲法丙酮3788018靜電紡絲法丙酮53103019靜電紡絲法三氟乙醇481150由表2可知，涂層工藝得到的導管力學性能指標明顯要低于靜電紡絲工藝得到的導管，即使在相同溶劑下成管，也是如此。這主要是因為靜電紡絲工藝噴涂出的細絲更加均勻，可控性高，因此導管的均勻度更好。同樣采用靜電紡絲工藝制備神經導管，接收距離近(2-5cm)，其成管外觀透明即為透明管；接收距離遠(17-23cm)，其成管外觀為白色多孔形態，即為不透明管。此外，需要注意的是透明導管的力學性能指標明顯要高于不透明管。不同靜電紡絲接收距離的兩種導管，其在臨床上均有需求，不透明管可用于較細的神經重建上，其神經生長較快，相對感染的概率較小，多孔結構便于體內水分和營養物質滲透，促進神經生長。同時，多孔結構也可以加快導管的降解。透明管可用于較粗的神經重建上，其神經生長較慢，透明結構便于觀察神經的重建、縫合，同時避免水分和其他物質滲透，避免神經長時間生長的感染，同時透明緊密結構也使導管的降解略微變慢，便于較粗神經的重建。綜上分析，本發明優選兩種不同接收距離的靜電紡絲成管。實施例20本實施例提供一種神經導管，其制備方法為：取實施例6中提供的聚合物材料，用三氟乙醇溶解，配成聚合物材料的質量分數為6％的聚合物溶液，靜置除氣泡后，取溶液50ml注入藥用注射儀中以流量20ml/h的速度輸出溶液，使用靜電紡絲工藝成管，通過直流電壓噴射到轉速為300rpmin、直徑為4mm的棒狀模具上：電壓17kV，接收距離3cm。靜電紡絲噴頭在水平方向上以6cm/min速度往返運動，有效的成管長度大約為30cm。溶液噴射完后棒狀模具繼續以300rpm的速度旋轉，使溶劑揮發12h，然后將神經鞘管從棒狀模具上脫下，放入40℃烘箱中2天，使溶劑揮發完全。將神經鞘管截成3cm的長度，即為外觀透明的最終產品。其規格為：管內徑4.0mm，長度3cm，厚度0.7mm。實驗例以實施例20為例，測試神經導管的力學性能、體外降解性能研究：一、力學性能測試：采用HY-939C電腦式單柱拉力試驗機測試神經導管的拉伸強度、斷裂伸長率和縫合強度，其中拉伸強度和斷裂伸長率的測試方法如前所述。縫合強度測試方法為：用4-0號手術縫合線在試樣(神經導管)端部距邊緣5mm處縫穿一針，將縫線兩端和試樣分別固定于試驗機的兩夾具之間，以10mm/min的速度拉伸，直至將縫線從試樣中拉出并記錄最大力值Tmax，即為神經導管的縫合強度。經測試得出：該神經導管的拉伸強度＝55N；斷裂伸長率＝1180％；縫合強度＝12.9N。二、體外降解性能研究：將神經導管按照0.2mg/mL的浸提比例(即將0.2mg的導管浸泡在1mL的PBS溶液中每隔一周)浸泡在pH值為7.4的磷酸鹽緩沖(PBS)溶液中，記錄神經導管的體積變化情況，計算神經導管的溶脹率；記錄PBS溶液的pH值變化情況；記錄神經導管的質量變化情況，檢測PBS溶液中的乳酸含量，并計算神經導管的降解速率，結果如表3所示：溶脹率＝(浸泡后體積-初始體積)/初始體積×100％表3.神經導管在37℃下的PBS溶液中降解性能由表3和圖3可知，在神經導管的體外模擬降解的前8-12周，神經導管的溶脹率和降解速率很小，且浸提液(PBS溶液)的pH值很穩定，在24周時溶液的pH仍在接近中性的范圍，對人體影響不大，表明本發明提供的神經導管在植入后的2-3個月內基本尚未降解，能保持良好的機械性能，待神經基本愈合后，神經導管開始降解。此外，神經導管較低的溶脹不會引起神經導管對周圍神經的壓迫，證明了本發明的神經導管具有良好的生物相容性，且適用于缺損神經的修復。盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，在不背離本發明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中包括屬于本發明范圍內的所有這些變化和修改。當前第1頁1 2 3