一種多通道神經修復導管及其製備方法和專用模具的製作方法
2023-11-06 22:43:52 2
專利名稱：一種多通道神經修復導管及其製備方法和專用模具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多通道神經修復導管的製備方法及其專用模具，屬於生物醫用材料及組織工程技術領域。
背景技術：
目前臨床上治療長距離周圍神經缺損的方法是自體神經移植。但自體神經來源有限，且伴隨著供區功能受損。隨著醫學、生物學和組織工程學的發展，用神經修復導管橋接離斷神經的研究受到廣泛的關注。將兩斷端神經外膜與管壁縫合固定，神經軸突即可沿著管腔從近端長入遠端。神經導管在神經再生的過程中可以防止纖維疤痕組織的侵入，提高局部神經營養因子的濃度，引導軸突生長。但是，以往研究所用的中空導管，如自體靜脈、矽膠管及用PLGA、膠原、殼聚糖等製作的人工神經導管，缺乏足夠的內表面積，不利於細胞及軸突的附著生長，而且易於塌陷。鑑於此，人們開始考慮在導管中填充基質材料，用以引導軸突的生長並成為營養因子的緩釋載體。中國專利申請00810000.4提供一種聚酯類材料神經導管，管腔內填充膠原鹽酸溶液經冷凍乾燥得到具有微細纖維化的膠原體內容物。該方法不足之處是製得的基質結構是雜亂無章的，不利於軸突以最短的距離通過導管。中國專利申請02113103.1將殼聚糖纖維置入殼聚糖管制備純殼聚糖神經導管；中國專利申請02105864.4在聚酯類材料製得的中空管中放置摺疊捲曲的具有凹凸表面的多孔性聚酯類薄膜來增大腔內表面積，製作多通道型神經再生導管。類似的方法還有很多，主要問題是纖維與薄膜在導管內的溶脹較大，並且二者在導管內均呈游離狀態，不易於維持穩定的結構。美國專利US 5925053(1999)和US 6214021(2001)提供了製作多管腔(multi-lumen)神經導管的方法，該方法在模具內預先放置若干細纖維，再將含有有機溶劑的高分子溶液注入模具內，之後經冷凍方法予以固化，再經升華方式將此材料內的溶劑抽出，最後將細纖維抽出而形成多管腔的神經導管。但該方法所得神經導管無外壁，不利於與神經縫合固定，並且周圍纖維組織易侵入。
理想的神經修復導管應該模擬正常神經結構，具有密集的軸向通道、合適的孔徑、孔隙率和外壁的通透性。支架材料應具有良好的生物相容性和可生物降解性。美國專利US4522753(1990)和中國專利公開號CN1380115A將膠原和氨基聚糖混合懸液注入矽膠管中，兩端封堵，再將矽膠管緩慢垂直置入冷淋液中，凍幹後可得軸向排列多通道導管。但操作較為複雜，效率較低，凍幹後矽膠管與內部多通道基質容易分離，並且矽膠管不能在體內降解，需要二次手術取出。採用簡單易行的方法和/或模具高效製備具有軸向排列微細通道、結構穩定並且可體內降解的新型神經修復導管是一個重要的研究方向。
發明內容
本發明的目的是提供一種多通道神經修復導管及其製備方法和專用模具，使所用方法操作流程簡單，易於普及推廣應用；使所製備的多通道神經修復導管結果穩定，可以同時製作大量不同規格的導管，適合標準化批量生產。
本發明的技術方案如下一種用模具和可體內降解的材料製備的多通道神經修復導管，該多通道神經修復導管由殼聚糖圓管和具有軸向多通道的內部基質組成；所述基質為殼聚糖、膠原、明膠、肝素中的一種或幾種的混合物，所述軸向多通道內徑為10～200μm；所述殼聚糖圓管管壁厚度為0.2～1mm，內徑為1～5mm。
本發明提供了一種製備所述多通道神經修復導管的專用模具，其特徵在於該模具由泡沫聚苯乙烯隔熱底座和不鏽鋼蓋板組成；在隔熱底座上規則分布著多個不同內徑的圓柱形孔洞，孔洞深度為1～5cm；孔洞底部有一個防止氣泡存留的細針孔，該細針孔與底座底部相貫通。
本發明還提供了一種採用所述專用模具製備多通道神經修復導管的方法，其特徵在於該方法按如下步驟進行步驟一、首先製備出內徑1～5mm，壁厚0.2～1.0mm的殼聚糖圓管；步驟二、將長度為1～5cm的殼聚糖圓管插入泡沫聚苯乙烯隔熱底座上相應直徑的孔洞內，然後根據需要在殼聚糖圓管中注入填充基質，所述填充基質為2～4％(w/v)殼聚糖乙酸溶液，或為2～4％(w/v)殼聚糖乙酸溶液分別與1～3％(w/v)膠原鹽酸溶液、1％(w/v)肝素水溶液、1％(w/v)結合bFGF、VEGF的肝素水溶液、10～20％(w/v)明膠水溶液的混合液，迅速將在-20℃～-80℃溫度下預冷的不鏽鋼蓋板蓋在上面，然後放在溫度為-20℃～-80℃冰箱內12小時以上，取出後去除不鏽鋼蓋板，從隔熱底座中取出含冰晶柱的圓管，在冷凍乾燥機中冷凍乾燥至少24小時；步驟三、將步驟二冷凍乾燥後的標本置於2～4％(w/v)的氫氧化鈉水溶液中浸泡15～30分鐘，用去離子水漂洗至中性，再浸於pH＝7.2～7.4的磷酸鹽緩衝液中至少30分鐘，室溫自然乾燥，消毒備用，得到所需要的具有軸向排列多通道的神經修復導管。
本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果①模具的材料為泡沫聚苯乙烯和不鏽鋼，容易獲得且加工簡易，用模具製備導管操作流程簡單，易於普及推廣應用。②冷凍溫度由冰箱控制，所製備的多通道神經修復導管性能穩定，可以同時製作大量不同規格的導管，適合標準化批量生產。③提供了一系列具有軸向多通道基質的神經修復導管。該神經修復導管由殼聚糖圓管和具有軸向排列多通道的基質組成。導管外壁和多通道基質均為生物可降解材料製成，因此，在完成神經修復功能後在體內可適時降解，避免二次手術取出導管。④肝素可以和許多生長因子(如bFGF、VEGF)特異性的相互結合，而且肝素還具有保護與其結合的因子的作用。將結合bFGF、VEGF等因子的肝素與殼聚糖等溶液混合作為多通道基質，不僅提供了軸突延伸的支架，還可以作為生長因子的緩釋載體。
圖1為使用模具製備多通道神經修復導管的示意圖。
圖2為用模具製備的多通道神經修復導管示意圖。由殼聚糖圓管2和多通道基質6組成；圖中矩形方框區域表示圖3中相應的A、B、C、D照片的部位。
圖3多通道神經修復導管不同截面的掃描電鏡圖片。
具體實施例方式
根據上述製備方法及附圖，結合實施例對本發明作進一步的詳細說明圖1為使用模具製備多通道神經修復導管的示意圖。該模具由泡沫聚苯乙烯隔熱底座4和不鏽鋼蓋板3組成；在隔熱底座4上規則分布著多個不同內徑的圓柱形孔洞1，孔洞深度為1～5cm；孔洞底部有一個防止氣泡存留的細針孔5，該細針孔與底座底部相貫通。
操作流程如下將殼聚糖圓管2插入泡沫聚苯乙烯底座4上的孔洞1內，根據需要在殼聚糖圓管中注入各種填充基質；所述填充基質為2～4％(w/v)殼聚糖乙酸溶液，或為2～4％(w/v)殼聚糖乙酸溶液分別與1～3％(w/v)膠原鹽酸溶液、1％(w/v)肝素水溶液、1％(w/v)結合bFGF、VEGF的肝素水溶液、10～20％(w/v)明膠水溶液的混合液。填充基質後迅速將在-20℃～-80℃溫度下預冷的不鏽鋼蓋板3蓋在上面，放在溫度為-20℃～-80℃冰箱內12小時以上；然後去除不鏽鋼蓋板，取出含冰晶柱的圓管，置於低溫容器內，在冷凍乾燥機中冷凍乾燥至少24小時。將冷凍乾燥後的標本置於2～4％(w/v)的氫氧化鈉水溶液中浸泡15～30分鐘，用去離子水漂洗至中性，再浸於pH＝7.2～7.4的磷酸鹽緩衝液中至少30分鐘，室溫自然乾燥，消毒備用，得到所需要的具有軸向排列多通道的神經修復導管。
由於泡沫聚苯乙烯底座包裹在導管周圍，可減少通過管壁的熱傳遞，使熱傳遞主要通過上方的不鏽鋼蓋板進行，從而造成管內從上至下的溫度梯度，冰晶首先在管內上口生成，然後向下口生長，導致方向性相分離形成；冰晶直徑由基質濃度和冷凍溫度決定。
實施例11)首先利用常規的方法，如中國專利申請ZL 02149086.4的方法，製備出內徑1～5mm，壁厚0.2～1.0mm的殼聚糖圓管；2)如附圖1所示，將5cm長不同直徑的殼聚糖圓管2插入模具底座4上相應直徑的孔洞1內，然後在殼聚糖圓管2中注入4％(w/v)殼聚糖溶液(以0.2mol/L乙酸溶液配製)。迅速將-20℃預冷的不鏽鋼蓋板3蓋在上面，放在-20℃冰箱12小時以上，然後去除不鏽鋼蓋板3，取出含冰晶柱的圓管，置於低溫容器內，在冷凍乾燥機中冷凍乾燥(主幹溫度約-40℃)24小時以上；3)將步驟2)冷凍乾燥後的標本置於濃度為2％(w/v)的氫氧化鈉水溶液中浸泡30分鐘，取出，用去離子水漂洗至中性，再浸於pH＝7.4的磷酸鹽緩衝液中30分鐘，室溫自然乾燥，最終得到所需要的具有軸向排列多通道(直徑範圍30～200μm)的神經修復導管。
4)用伽瑪射線輻照或75％乙醇浸泡滅菌。使用前用無菌生理鹽水漂洗、浸泡30分鐘。用於神經損傷的修復。
實施例21)首先利用常規的方法，如中國專利申請ZL 02149086.4的方法，製備出內徑1～5mm，壁厚0.2～1.0mm的殼聚糖圓管；2)如附圖1所示，將3cm長不同直徑的殼聚糖圓管2插入模具底座4上相應直徑的孔洞1內，然後在殼聚糖圓管中注入4％(w/v)殼聚糖溶液(以0.2mol/L乙酸溶液配製)與10％明膠水溶液的混合物，二者質量比為1∶1。迅速將-80℃預冷的不鏽鋼蓋板3蓋在上面，放在-80℃冰箱12小時以上，然後去除不鏽鋼蓋板3，取出含冰晶柱的圓管，置於低溫容器內，在冷凍乾燥機中冷凍乾燥(主幹溫度約-40℃)24小時以上；3)將步驟2)冷凍乾燥後的標本置於濃度為3％(w/v)的氫氧化鈉溶液中浸泡20分鐘，取出，用去離子水漂洗至中性，再浸於pH＝7.2的磷酸鹽緩衝液中30分鐘，室溫自然乾燥，最終得到所需要的具有軸向排列多通道(直徑範圍10～100μm)的神經修復導管。
4)採用75％乙醇浸泡滅菌。使用前用無菌生理鹽水漂洗、浸泡30分鐘。用於神經損傷的修復。
實施例31)首先利用常規的方法，如中國專利申請ZL 02149086.4的方法，製備出內徑1～5mm，壁厚0.2～1.0mm的殼聚糖圓管；2)如附圖1所示，將1cm長不同直徑的殼聚糖圓管2插入模具底座4上相應直徑的孔洞1內，然後在殼聚糖圓管2中注入結合bFGF(20μg/L)、VEGF(20μg/L)的肝素與殼聚糖混合溶液膠，肝素終濃度為1％，殼聚糖終濃度為3％。迅速將-80℃預冷的不鏽鋼蓋板3蓋在上面，放在-80℃冰箱12小時以上，然後去除不鏽鋼蓋板3，取出含冰晶柱的圓管，置於低溫容器內，在冷凍乾燥機中冷凍乾燥(主幹溫度約-40℃)24小時以上；3)將步驟2)冷凍乾燥後的標本置於濃度為2％(w/v)的氫氧化鈉溶液中浸泡15分鐘，取出，用去離子水漂洗至中性，再浸於pH＝7.4的磷酸鹽緩衝液中30分鐘，室溫自然乾燥，最終得到所需要的具有軸向排列多通道(直徑範圍10～150μm)的神經修復導管。
4)採用75％乙醇浸泡滅菌。使用前用無菌生理鹽水漂洗、浸泡30分鐘。用於脊髓損傷的修復。
權利要求
1.一種用模具和可體內降解的材料製備的多通道神經修復導管，該多通道神經修復導管由殼聚糖圓管和具有軸向多通道的內部基質組成；所述基質為殼聚糖、膠原、明膠、肝素中的一種或幾種的混合物，所述軸向多通道內徑為10～200μm；所述殼聚糖圓管管壁厚度為0.2～1mm，內徑為1～5mm。
2.一種製作如權利要求1所述多通道神經修復導管的專用模具，其特徵在於該模具由泡沫聚苯乙烯隔熱底座(4)和不鏽鋼蓋板(3)組成；在隔熱底座上規則分布著多個不同內徑的圓柱形孔洞(1)，孔洞深度為1～5cm，孔洞底部有一個防止氣泡存留的細針孔(5)，該細針孔與底座底部相貫通。
3.一種利用如權利要求2所述模具製備多通道神經修復導管的方法，其特徵在於該方法按如下步驟進行步驟一、首先製備出內徑1～5mm，壁厚0.2～1.0mm的殼聚糖圓管；步驟二、將長度為1～5cm的殼聚糖圓管(2)插入泡沫聚苯乙烯隔熱底座(4)上相應直徑的孔洞(1)內，然後根據需要在殼聚糖圓管(2)中注入填充基質，所述填充基質為2～4％(w/v)殼聚糖乙酸溶液，或為2～4％(w/v)殼聚糖乙酸溶液分別與1～3％(w/v)膠原鹽酸溶液、1％(w/v)肝素水溶液、1％(w/v)結合bFGF、VEGF的肝素水溶液、10～20％(w/v)明膠水溶液的混合液，迅速將在-20℃～-80℃溫度下預冷的不鏽鋼蓋板(3)蓋在上面，然後放在溫度為-20℃～-80℃冰箱內12小時以上，取出後去除不鏽鋼蓋板，從隔熱底座中取出含冰晶柱的圓管，在冷凍乾燥機中冷凍乾燥至少24小時；步驟三、將步驟二冷凍乾燥後的標本置於2～4％(w/v)的氫氧化鈉水溶液中浸泡15～30分鐘，用去離子水漂洗至中性，再浸於pH＝7.2～7.4的磷酸鹽緩衝液中至少30分鐘，室溫自然乾燥，消毒備用，得到所需要的具有軸向排列多通道的神經修復導管。
全文摘要
一種多通道神經修復導管及其製備方法和專用模具，該導管由殼聚糖圓管和具有軸向多通道的內部基質組成。模具由泡沫聚苯乙烯隔熱底座和不鏽鋼蓋板組成；在隔熱底座上規則分布著多個不同內徑的圓柱形孔洞，孔底有一個細針孔與底座底部相貫通。多通道神經修復導管制備方法是將不同直徑的殼聚糖圓管插入模具底座上相應直徑的孔洞內，然後根據需要在殼聚糖圓管中注入各種填充基質；迅速將預冷的不鏽鋼蓋板蓋在上面，放在低溫冰箱內12小時以上；然後冷凍乾燥、脫酸、蒸餾水漂洗至中性，室溫自然乾燥，得到多通道神經修復導管。該製備過程簡單，結果穩定，適合批量生產。
文檔編號A61L29/00GK1729949SQ20051001220
公開日2006年2月8日 申請日期2005年7月15日 優先權日2005年7月15日
發明者敖強, 張秀芳, 王愛軍, 公衍道, 賀慶, 趙南明 申請人:清華大學