一種納米纖維紗線神經導管及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于組織工程和生物制造材料及其制備領域，特別涉及一種納米纖維紗線神經導管及其制備方法。
【背景技術】
[0002]周圍神經損傷是臨床上常見的損傷，其廣泛存在于車禍、工傷以及日常生活中。在中國，周圍神經損傷病例每年新增60-90萬例，其中通過神經移植修復損傷的病例為30-50萬例。周圍神經損傷后，通過自體移植進行橋接是目前臨床治療的黃金標準，但是該方法存在許多的缺點，比如神經尺寸不匹配、再次手術、移植區功能喪失、神經瘤的產生等。周圍神經損傷的修復仍是臨床的一大難題，隨著組織工程技術和新型材料的發展，各種生物材料構建的神經導管被應用于修復周圍神經損傷，應用組織工程技術構建神經導管作為自體神經移植的替代品具有很大的發展潛力。通過神經導管橋接受損神經，即利用生物材料制成管狀橋接周圍神經受損斷端，為神經組織的再生提供空間與支撐。由于神經導管可以神經再生提供了一個無障礙的通道，可以防止周圍組織細胞的侵入和干擾形成疤痕。
[0003]利用組織工程技術修復神經缺損，即從患者體內獲取少量種子神經細胞或干細胞在體外培養增殖后在組織工程支架上培養形成復合物，將其移植入受損部位后種子細胞繼續增殖并與周圍神經組織形成一體，修復缺損神經。期間，支架材料逐漸降解，最終達到生物學意義上的完全修復。其中支架材料在組織工程技術中占有重要的地位。組織工程三要素之一即為三維支架材料的制備，支架材料起到支撐作用，為細胞提供生長的粘附位點和增殖分化的場所。同時，引入合適結構的支架材料和三維結構是促進細胞沿所需方向分化形成組織從而修復創傷的一個重要因素。
[0004]納米纖維材料因為能從結構上仿生細胞外基質而被廣泛應用于制備各類組織工程支架，2005年，Stevens等[Stevens M Μ, 2005]在Science上撰文，提出納米級支架更大的表面積有利于吸附更多的蛋白質，能夠為細胞膜上的受體提供更多的黏附位點，吸附的蛋白質也可通過改變構象暴露更多隱蔽的黏附位點，從而有利于細胞黏附和增長。因而以納米纖維制備的細胞支架能仿生人體內細胞外基質的物理結構，促進組織的再生。目前制備納米纖維支架的方法主要有相分離、自組裝、靜電紡絲等。其中靜電紡絲技術因其簡便、經濟、適用性廣等特點得到了廣泛關注。美國專利US 20100234863 Al公開了一種利用靜電紡絲技術制備殼聚糖-聚己內酯納米纖維神經導管的方法，天然材料生物相容性好但是機械性能差，合成材料機械性能優良而生物相容性欠佳，該支架結合了的兩者的優點，實驗結果表明雙組份的納米纖維神經導管有利于細胞生長，能夠有效促進神經組織的再生。美國專利US20120150205 Al公開了一種利用絲素纖維制備神經導管的方法，該神經導管具有良好的生物相容性和機械性能。研宄表明，取向納米纖維能夠通過接觸引導控制神經元的生長方向，加速雪旺細胞的成熟，在取向納米纖維上培養的神經細胞皆沿著纖維方向取向，軸突也沿著纖維方向延伸，有利于細胞的鋪展和迀移。美國專利US 8652215 B2公開了一種利用取向納米纖維制備神經導管的技術，利用高速旋轉接受制備取向納米纖維膜，有75%以上的纖維在20°范圍內取向，將纖維膜沿纖維取向方向切成17mmXlmm的帶狀，多根納米纖維帶置入神經導管內，實驗結果表明取向納米纖維帶能夠促進細胞的粘附和迀移，進而促進大鼠脛神經的再生。中國專利CN 103127548 A公開了一種促進神經缺損修復的人工神經導管的制備方法，利用靜電紡絲技術將聚羥基丁酸戊酸共聚酯制備成定向排列的電紡纖維膜，通過裁剪和折疊得到多層管狀結構，在管內修飾層粘連蛋白，經動物實驗證實該人工神經導管可實現大尺寸神經缺損的修復。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種納米纖維紗線神經導管及其制備方法，本發明方法操作簡便、可重復性好，材料具有良好的生物相容性，仿生的人工神經導管結構與天然神經相似，能夠為患者定制特定尺寸的神經導管，在神經缺損修復中有巨大的應用潛力。
[0006]本發明的一種納米纖維紗線神經導管，所述神經導管由芯層和殼層組成，其中芯層為納米纖維紗線，殼層為管狀納米纖維膜；神經導管長度為lO-lOOmm，內徑為0.5-10mm,壁厚為0.02-2mm。
[0007]所述納米纖維紗線密度為10-200根/mm2。
[0008]本發明的一種納米纖維紗線神經導管的制備方法，包括:
[0009](I)將材料A配制成靜電紡絲溶液A，然后用雙針頭紡絲系統進行紡絲得到納米纖維紗線；
[0010](2)將納米纖維紗線沿金屬棒軸向平行排列于金屬棒外側，得到附有納米纖維紗線的金屬棒，然后加載在馬達上，接地并旋轉；
[0011](3)將材料B配制成靜電紡絲溶液B，靜電紡絲，用步驟⑵中附有納米纖維紗線的金屬棒旋轉接收，在納米纖維紗線外側形成一層納米纖維膜，紡絲結束后，移除金屬棒，裁剪，即得納米纖維紗線神經導管。
[0012]所述步驟(I)中靜電紡絲溶液A中添加生物活性因子和/或導電材料，如神經生長因子(NGF);納米纖維紗線進行表面修飾，其中表面修飾為浸漬纖連蛋白、浸漬膠原蛋白、等離子處理改性中的一種或幾種。
[0013]所述步驟(I)中雙針頭靜電紡絲系統包括一套正壓靜電紡絲系統、一套負壓靜電紡絲系統、旋轉金屬漏斗、紗線卷繞器。
[0014]所述步驟(I)中雙針頭紡絲系統進行紡絲的工藝參數為:流量為0.3?5mL/h，正壓紡絲系統電壓為+8?+25kV，負壓紡絲系統電壓為-8?_25kV，兩針頭與金屬漏斗的距離為10?30cm，金屬漏斗轉速為200?4000rpm，紗線卷繞器的卷繞速度為0.1?10m/min。
[0015]所述步驟(2)中金屬棒直徑的選擇根據所需修復的神經直徑而定。
[0016]所述步驟(2)中納米纖維紗線長度為5?50cm，金屬棒直徑為0.5?20mm ;旋轉速率為5rpm?50rpmo
[0017]所述步驟(3)中靜電紡絲工藝參數為流量為0.5?2mL/h，紡絲電壓為10?20kV，接收距離為5?20cm，紡絲時長為I?5h。
[0018]所述步驟(I)中材料A、步驟(3)中材料B為同種或不同種生物材料；其中生物材料為合成聚合物材料或/天然生物材料。
[0019]所述合成聚合物材料為聚己內酯、聚乳酸、聚氨酯中的一種或幾種；天然生物材料為膠原、明膠、絲素中的一種或幾種。
[0020]所述步驟(I)中靜電紡絲溶液A的質量體積百分濃度為5-15%，溶劑為三氟乙醇、六氟異丙醇中的一種；步驟(3)中靜電紡絲溶液B的質量體積百分濃度為10-15%，溶劑為六氟異丙醇、三氟乙醇中的一種。
[0021]本發明采用將納米纖維紗線與納米纖維導管相結合的方法，制備出一種新型的神經導管，利用紗線中納米纖維高度取向的結構促進神經細胞的鋪展和轉移，進而促進神經組織的再生，修復周圍神經缺損。
[0022]本發明中芯層納米纖維紗線的存在能夠為神經細胞在神經導管中的生長提供支撐和引導，促進神經組織在導管內的形成和再生；該制備方法操作簡單，穩定性高，綠色安全，經濟效益高制備的神經導管生物相容性好，可更具實際情況調整尺寸結構以適應神經修復的需要。
[0023]本發明操作簡單，穩定性高，綠色安全，制備的神經導管生物相容性好，能夠促進神經細胞的粘附、鋪展和增殖，其中納米纖維紗線表面的平行納米纖維有利于神經細胞的取向生長，可根據實際情況定制不同尺寸的導管滿足周邊神經修復的需要。
[0024]有益效果
[0025]本發明的優點在于將納米纖維紗線與納米纖維導管結合制備出具有芯層和殼層結構的神經導管，芯層的納米纖維紗線表面納米纖維沿紗線軸向高度取向，能夠引導神經細胞的鋪展和迀移，促進神經組織的再生；
[0026]本發明方法操作簡便、可重復性好，材料具有良好的生物相容性，仿生的人工神經導管結構與天然神經相似，能夠為患者定制特定尺寸的神經導管，在神經缺損修復中有巨大的應用潛力。
【附圖說明】
[0027]圖1是利用雙針頭靜電紡絲系統制備納米纖維紗線的示意圖；
[0028]圖2是利用納米纖維紗線構建神經導管的示意圖；
[0029]圖3是實施例1中PLLA納米纖維紗線的SEM圖片(a)，(b)側面、(C)截面和纖維直徑分布圖(d)；
[0030]圖4是實施例1中PLLA納米纖維紗線在金屬棒外側排列的照片(a)和靜電紡一層P (LLA-CL)納米纖維膜后的照片(b);
[0031]圖5是實施例1中神經導管的截面圖；其中a為神經導管完整橫截面的SEM圖；b為神經導管部分截面的SEM圖；
[0032]圖6是實施例1中所制備神經導管與雪旺細胞共培養的SEM圖片；培養時間a為3天，b為5天，c為7天，500倍下的SEM圖；培養時間d為3天，e為5天，f為7天，2000倍下的SEM圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或