專利名稱：靜電紡絲制備的人工神經移植物及其制備方法和專用裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于橋接損傷周圍神經并促進其再生修復的人工 神經移植物及其制備方法。
背景技術：
隨著社會現代化進程和人們生活節奏的加快，不可避免的會出現更 多的交通事故、工傷事故、運動意外等事件，同時頻繁的局部戰爭和暴 力事件及地震等自然災害，均會造成周圍神經損傷，臨床上但當中長距 離的神經缺損不能依靠端對端的縫合來彌補神經缺失時，就不得不依靠 移植物來橋接修復。尋找和研制較為合適的移植物問題雖然己有一百多 年的歷史了，但除了自體神經成為首選的神經缺損橋接移植物外，至今 在人類仍在尋找理想的，能夠在臨床上廣泛應用的神經移植替代物。就 自體神經移植中，因為供移植用的神經來源有限、組織結構和尺寸難以 匹配、移植供區長期失神經支配等原因，也未能在臨床上廣泛使用。
隨著組織工程學的出現和發展，為構建自體神經移植替代品提供了 一條新的出路。己有的人工神經移植物的制備主要有兩條途徑， 一是利 用原有的管道，如化學去細胞同種異體神經，就是利用原來神經的管道， 將異體細胞去掉。二是利用適當的模具，采用溶液澆注法來制備，如我 們先前制備的殼聚糖和絲素蛋白醫用人工神經移植物。靜電紡絲(electrostatic spinning)是目前制備納米纖維最重要 的方法之一。這一技術的核心是聚合物溶液在幾千到幾萬伏高壓靜電作 用下，電場力克服聚合物溶液的表面張力，在電場力作用下噴射形成一 股穩定的噴射流體，最后溶劑揮發，帶電流體在電場力作用下被收集裝 置收集，產物是由納米級纖維組成的類似無紡布狀的纖維網、膜。
靜電紡絲產物擁有很大的比表面積；且擁有很多尺度不等的孔間 隙，其納米級的纖維構成的網狀結構與細胞外基質結構比較相似，利于 細胞的黏附，因而能夠促進組織的再生。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利于細胞的黏附，能夠促進組織的再生 的靜電紡絲制備的人工神經移植物及其制備方法和專用裝置。
本發明的技術解決方案是
一種靜電紡絲制備的人工神經移植物，其特征是由聚合物經靜電 紡絲方法制備的納米纖維組成的導管狀神經移植物。
聚合物是絲素蛋白、殼聚糖、聚乙醇酸、聚己內酯、膠原、聚乳酸 和明膠等中的一種或幾種。
一種靜電紡絲制備的人工神經移植物的制備方法，其特征是將聚 合物溶解在溶劑中，制成紡絲原液，然后采用靜電紡絲工藝，經靜電紡 絲溶液噴射器將紡絲溶液噴射在作旋轉和往返移動的收集輥上，形成納 米纖維，并在收集輥上形成管子，將管子取下進行后處理，得導管狀人 工神經移植物。
一種制備靜電紡絲制備的人工神經移植物的專用裝置，其特征是包括微量計量泵，微量計量泵與紡絲溶液噴射器連接，紡絲溶液噴射器 的噴絲方向上設置同時作旋轉和往返移動的收集輥， 一個計算機控制裝 置控制微量計量泵、紡絲溶液噴射器及收集輥的工作，高壓靜電發生器 為裝置提供高壓靜電。
在制備上述人工神經移植物中或者制備后，還可加入有治療作用的
細胞因子，如神經生長因子(NGF)、神經營養因子-3 (NT-3)、腦源 性神經營養因子(BDNF)、膠質細胞源性神經營養因子(GDNF)，它 們可單獨種類使用，也可聯合使用。
制備好的人工神經移植物內還可添加含有治療作用的種子細胞，種 子細胞的類型可以是骨髓基質干細胞、神經干細胞、雪旺氏細胞、嗅鞘 細胞、胚胎干細胞等，它們可單獨細胞種類使用，也可幾種細胞聯合使用。
本發明的產品所用材料均為可降解性材料，與人體有著良好的生物 相容性。制得的產品不含有由于制備工藝帶入的外源性毒、副作用物質。 導管管壁具有豐富微孔的三唯結構，為神經細胞生長過程所需的營養物 質的輸送提供了必須的途徑，使用效果好。為神經細胞的生長提供了必 要的誘導作用和必須的生長空間。
我們將以上制得的產品在體外與神經組織細胞聯合培養，經形態觀 察、酶代謝活力測定、神經生長因子的表達測定，顯示該產品具有良好 的組織相容性。大鼠動物體內使用該產品修復坐骨神經1厘米距離缺損， 標明該產品能有利于神經再生，導致恢復損傷神經功能的恢復，同時該產品具有很好的生物相容性。由于靜電紡絲產物擁有很大的比表面積；且擁有很多尺度不等的孔 間隙，其納米級的纖維構成的網狀結構與細胞外基質結構比較相似，利 于細胞的黏附，因而能夠促進組織的再生，因此構成的人工神經移植物 不僅具有良好生物相容性和生物可降解性，還具有良好的力學性能。同 時該人工神經移植物可結合治療用的細胞因子、藥物或者種子細胞。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明制備人工神經移植物的專用裝置結構示圖。
具體實施例方式一種制備靜電紡絲制備的人工神經移植物的專用裝置，包括微量計量泵l，微量計量泵與紡絲溶液噴射器2連接，紡絲溶液噴射器的噴絲 方向上設置同時作旋轉和往返移動的收集輥3, —個計算機控制裝置4 控制微量計量泵、紡絲溶液噴射器及收集輥的工作，高壓靜電發生器5 為裝置提供高壓靜電。 實施例1:將蠶絲在弱堿溶液(0.1 10%碳酸鈉或0.1 10%碳酸鉀)中50 100'C加熱處理，然后將處理后的纖維用蒸餾水清洗得到絲素蛋白纖維， 將上述制備的部分蠶絲絲素蛋白纖維于25-8(TC (例25。C、 50°C、 80°C)下，溶解在氯化鈣、乙醇和水的三元體系中(摩爾比是氯化韓乙醇 水=1: 2: 8)，溶解時間為0.5 6小時(例0.5、 3、 6小時)將溶解的混合溶液裝入纖維素膜袋，用蒸餾水透析。然后將透析后的絲素溶液 注入平板模具，經干燥后得絲素蛋白膜，將得到的絲素膜用甲酸進行溶解成紡絲原液，溶液濃度13% (質量濃度)，然后采用靜電紡絲工藝用 上述制備靜電紡絲制備的人工神經移植物的專用裝置進行成型加工，由 微量計量泵計量后紡絲原液進入溶液噴射器，將紡絲溶液噴射在作旋轉 和往返移動的收集輥上，形成納米纖維，并在收集輥上形成管子，上述 成型加工時高壓靜電發生器電壓20KV，溶液噴射速度0.3 ml/h，溶液 噴射器端部與收集輥之間的距離7-11 cm，收集輥平移速度1.5m/小時， 轉速為150轉/分鐘。再將初步成型的絲素蛋白導管放入的乙醇溶液進 行后處理后，然后先后用蒸餾水清洗，得到納米纖維蠶絲絲素蛋白人工 神經移植物。 實施例2:將殼聚糖用弱酸溶解，弱酸是醋酸(或磷酸、檸檬酸、乳酸)，濃 度為2 15% (例2%、 8%、 15%)，加入一定濃度的膠原溶液(例5%、 25%、 50%)制備成濃度(質量濃度)為10%的紡絲原液，然后采用靜 電紡絲工藝用上述制備靜電紡絲制備的人工神經移植物的專用裝置進 行成型加工，由微量計量泵計量后紡絲原液進入溶液噴射器，將紡絲溶 液噴射在作旋轉和往返移動的收集輥上，形成納米纖維，并在收集輥上 形成管子，上述成型加工時高壓靜電發生器電壓25KV，溶液噴射速度 0.2ml/h，溶液噴射器端部與收集輥之間的距離8-llcm，收集輥平移速 度2m/小時，轉速為90轉/分鐘。再將初步成型的導管先后用氫氧化鈉 (lmd/L)溶液、5Ommol/L磷酸鹽緩沖液及蒸餾水清洗，得到納米纖 維殼聚糖/膠原復合人工神經移植物。將聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、或乙醇酸乳酸共聚物(PLGA， 50/50)用氯仿溶解成紡絲溶液，溶液濃度10-20% (質量濃度)，然后采 用靜電紡絲工藝用上述制備靜電紡絲制備的人工神經移植物的專用裝 置進行成型加工，由微量計量泵計量后紡絲原液進入溶液噴射器，將紡 絲溶液噴射在作旋轉和往返移動的收集輥上，形成納米纖維，并在收集 輥上形成管子，上述成型加工時高壓靜電發生器電壓20-30 KV，溶液 噴射速度0.2ml/h，溶液噴射器端部與收集輥之間的距離7-llcm，收集 輥平移速度2m/小時，轉速為70-130轉/分鐘。再將初步成型的導管放 入的乙醇溶液進行后處理后，然后先后用蒸餾水清洗，分別得到納米纖 維聚乙醇酸、聚乳酸，或乙醇酸乳酸共聚物的人工神經移植物。
權利要求
1、一種靜電紡絲制備的人工神經移植物，其特征是由聚合物經靜電紡絲方法制備的納米纖維組成的導管狀神經移植物。
2、 根據權利要求1所述的靜電紡絲制備的人工神經移植物，其特 征是聚合物是絲素蛋白、殼聚糖、聚乙醇酸、聚己內酯、膠原、聚乳 酸和明膠等中的一種或幾種。
3、 一種靜電紡絲制備的人工神經移植物的制備方法，其特征是 將聚合物溶解在溶劑中，制成紡絲原液，然后采用靜電紡絲工藝，經靜 電紡絲溶液噴射器將紡絲溶液噴射在作旋轉和往返移動的收集輥上，形 成納米纖維，并在收集輥上形成管子，將管子取下進行后處理，得導管 狀人工神經移植物。
4、 根據權利要求3所述的靜電紡絲制備的人工神經移植物的制備 方法，其特征是將蠶絲在0.1 10%碳酸鈉或0.1 10%碳酸鉀中50 IOO'C加熱處理，然后將處理后的纖維用蒸餾水清洗得到絲素蛋白纖維， 將蠶絲絲素蛋白纖維于25-8(TC下，溶解在氯化鈣、乙醇和水的三元體系中，該三元體系的摩爾比是氯化鈣乙醇水=1: 2: 8，溶解時間 為0.5 6小時，將溶解的混合溶液裝入纖維素膜袋，用蒸餾水透析，然后將透析后的絲素溶液注入平板模具，經干燥后得絲素蛋白膜，將得到 的絲素膜用甲酸進行溶解成紡絲液，然后用靜電紡絲工藝進行成型加工，溶液濃度13%，電壓20KV，溶液流速0.3ml/h，針尖與收集屏之 間的距離7-11 cm，收集輥平移速度1.5m/小時，轉速為150轉/分鐘。 再將初步成型的絲素蛋白導管放入乙醇溶液進行后處理，然后用蒸餾水清洗，得到導管狀納米纖維蠶絲絲素蛋白人工神經移植物。
5、 根據權利要求3所述的靜電紡絲制備的人工神經移植物的制備方法，其特征是將殼聚糖用弱酸溶解，弱酸是醋酸、磷酸、檸檬酸、或乳酸，濃度為2 15%，加入濃度為5~25%的膠原溶液制備成紡絲液， 然后用靜電紡絲工藝進行成型加工，溶液濃度10%，電壓25KV，溶 液流速0.2 1111/11，針尖與收集屏之間的距離8-11 cm，收集輥平移速度 2m/小時，轉速為90轉/分鐘。再將初步成型的導管先后用1 mol/L氫氧 化鈉溶液、50mmol/L磷酸鹽緩沖液及蒸餾水清洗，得到導管狀納米纖 維殼聚糖/膠原復合人工神經移植物。
6、 根據權利要求3所述的靜電紡絲制備的人工神經移植物的制備 方法，其特征是將聚乙醇酸、聚乳酸或乙醇酸乳酸共聚物用氯仿溶解 成紡絲溶液，然后用靜電紡絲工藝進行成型加工，溶液濃度10-20%， 電壓20-30 KV，溶液流速0.2 011/11，針尖與收集屏之間的距離7-11 cm， 收集輥平移速度2m/小時，轉速為70-130轉/分鐘。再將初步成型的導 管放入的乙醇溶液進行后處理后，然后先后用蒸餾水清洗，分別得到導 管狀納米纖維聚乙醇酸、聚乳酸或乙醇酸乳酸共聚物的人工神經移植 物。
7、 一種制備權利要求1所述的靜電紡絲制備的人工神經移植物的 專用裝置，其特征是包括微量計量泵，微量計量泵與紡絲溶液噴射器 連接，紡絲溶液噴射器的噴絲方向上設置同時作旋轉和往返移動的收集 輥， 一個計算機控制裝置控制微量計量泵、紡絲溶液噴射器及收集輥的 工作，高壓靜電發生器為裝置提供高壓靜電。
全文摘要
本發明公開了一種靜電紡絲制備的人工神經移植物及其制備方法和專用裝置，產品是由聚合物經靜電紡絲方法制備的納米纖維組成的導管狀神經移植物。本發明的產品所用材料均為可降解性材料，與人體有著良好的生物相容性。制得的產品不含有由于制備工藝帶入的外源性毒、副作用物質。導管管壁具有豐富微孔的三唯結構，為神經細胞生長過程所需的營養物質的輸送提供了必須的途徑，使用效果好。為神經細胞的生長提供了必要的誘導作用和必須的生長空間。
文檔編號A61F2/02GK101664346SQ20091003458
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月2日 優先權日2009年9月2日
發明者斐 丁, 嚴曉莉, 徐山青, 楊宇民, 顧曉松 申請人:南通大學