专利名称：一种高取向纳米纤维神经导管及其制备方法
技术领域：
本发明属于神经导管及其制备领域，特别涉及一种高取向纳米纤维神经导管及其制备方法。
背景技术：
神经系统是规范 和协调身体活动的复杂系统。它有两个主要系统中枢神经系统和周围神经系统。中枢神经系统包括大脑和脊髓，而周围神经系统涉及到了从脊髓到四肢的所有神经。在中枢神经系统中神经元不具备再生能力。因此，恢复其功能是神经学的重大挑战。最近，运用组织工程制备的支架材料是取代传统异体移植修复的重要选择。例如，Yang 等人(Yang F. Fabrication of nano-structured porous PLLA scaffold intendedfor nerve tissue engineering[J] Biomaterials, 2004)利用液液分相的方法制备了高孔隙率和多孔纤维聚乳酸支架材料制用在神经组织工程。这些纤维支架能够支持神经干细胞分化和突起生长。静电纺丝是一种能生产纤维直径小至5nm的简单、有效的方法，由纳米纤维制备的支架能够模拟细胞外基质，为细胞的生长和繁殖提供更适合的环境。合成脂肪族聚酯和共聚酯高分子材料已被制成多孔的支架材料，以提高神经组织再生。将碳纳米管引入聚合物纳米纤维中，既可增强纳米纤维，也可赋予纳米纤维优异的物理和化学性能。碳纳米管具有极高的强度和极大的韧性，以及极高的长径比(一般大于1000)，其结构独特，物理、化学特性优异，碳纳米管/聚合物纳米纤维的研究引起人们的广泛关注。近年来，以生物学应用为目的碳纳米管/生物分子基复合材料的探索研究正在迅速增多，通过整合生物活性分子(酶、蛋白质、多糖等)与碳纳米管的性能，逐渐成为一个新的研究热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高取向纳米纤维神经导管及其制备方法，该神经导管生物相容性好、不致癌、重金属含量低、PH值小，不引起溶血和凝血等性能，而且具有所需的物理、力学性能和加工性能，该方法简单、经济，适合工业化生产。本发明的一种高取向纳米纤维神经导管，该神经导管按重量份数包括聚合物2 40份，碳纳米管0. 01 3份；所述的神经导管长度为Imm IOm,内径0. Olmm IOcm,壁厚 0. Olmm 5mm。所述的聚合物为生物可降解聚己内酯(PCL)、聚乳酸、聚乙交酯、聚乙交酯丙交酯嵌段共聚物(PLGA)中的一种或几种。所述的高取向纳米纤维神经导管中纳米纤维的平均直径为200nm 700nm，纤维取向度>80%，空隙率为75% 98%。本发明的一种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，包括如下步骤( I)先将碳纳米管分散在有机溶剂中，超声分散后，再加入聚合物，搅拌制得透明均匀的纺丝溶液；其中按照重量计，聚合物2、0份，有机溶剂97. 99^57份，碳纳米管0.01 3份；(2)采用上述纺丝溶液进行静电纺丝，最后干燥，制成神经导管。步骤(I)中所述的碳纳米管为未进行任何处理的碳纳米管、经过研磨或超声等物理方法处理后的碳纳米管、经过化学处理后的氧化碳纳米管、经壳聚糖或酶等生物处理后的碳纳米管中的一种。步骤(I)中所述的有机溶剂为N，N 二甲基甲酰胺(DMF)、N，N 二甲基乙酰胺(DMAc)、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、四氢呋喃、三氯乙烯、环己醇、二甲亚砜、六氟异丙醇、三氟乙醇中的一种或几种的混合溶剂。步骤(2)中所述的静电纺丝的具体工艺为纺丝溶液的推进速度为lul/h 10ml/h,环境温度0 40°C,电压5kv 20kv,喷口孔径I y m 2mm,卷绕接收装置接收纤维支架。 所述的卷绕接收装置中卷绕筒的孔径为Imm 50cm，旋转速度为200-10000rpm。步骤(2)中所述的卷绕接收装置中卷绕筒的孔径为Imm 50cm，旋转速度为200-10000rpmo步骤(2)中所述的制成神经导管为将干燥后的纤维支架在导管芯棒上卷绕成导管，所述的芯棒直径为0. Olmm 10cm。本发明的目的在于提出一种用静电纺工艺制备含有碳纳米管的有序的超细纤维，从而制备具有能够刺激神经细胞生长的神经导管，该导管利于细胞沿着导管方向生长，具有修复周围神经作用。本发明中可根据不同的导管直径的要求将干燥后的纤维支架在对应的不同直径的导管芯棒上卷绕成导管；所述的芯棒直径为0. Olmm 10cm。本发明中高取向超细纤维神经导管中的碳纳米管具有引导细胞生长与传导的能力，且沿神经生长方向排列的纤维能够提供神经细胞导向通道，引导轴突生长，从而这种高取向超细纤维神经导管的开发为神经系统的修复提供了一个新的思路。本发明高取向纳米纤维神经导管中纤维的平均直径为200nm 700nm ;纤维取向度>80%，空隙率为75% 98%。该导管中的纤维支架不广可用于导管，还可用于心脏支、疝缺损、骨移植替代材料、脑瓣、脑血管、以及颈动脉处的修补材料，另外可用于嘴唇修补、鼻梁修整等人体整容。有益效果I、所述的导管基材聚合物具有无毒害、无刺激性、化学稳定性好、降解、不引起炎症、无过敏反应、生物相容性好、不致癌、重金属含量低、PH值小，不引起溶血和凝血等性能；而且具有所需的物理、力学性能和加工性能，并能经受消毒处理；2、通过静电纺丝工艺制备的导管支架，具有操作方法简单、经济成本降低；而且还具有微纤效应，电学性能，以及力学性能如非常大的比表面积，柔性及超强的力学行为(如硬度和抗张强度)，这些优异的特性使纳米纤维更适合医药卫生，组织工程等领域；3、本发明的高取向纳米纤维神经导管中将引入碳纳米管，增强了纤维支架的力学性能，也赋予超细纤维支架的优异物理和化学性能；4、本发明的高取向纳米纤维神经导管，不光在结构上能够有效模仿细胞外基质，而且其纤维的取向排列利于神经沿着纤维取向方向生长延伸。
图I是本发明制备出的神经导管的表面扫描图；图2是本发明实施例2制备出的神经导管投射电镜图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例I(I)纤维支架的制备
PCL二氯甲烷/乙未修饰碳纳米
醇混合溶剂管~质量(g)2060/173
来源上海天清有限上海化学试剂苏州市联创新公司公司材料有限公司先将碳纳米管分散在有机溶剂中进行超声分散后，再将聚合物溶解于已经分散好的溶液中，用磁力搅拌器进行搅拌制得透明均匀的静电纺丝溶液；按照重量计，PCL 20份，溶剂77份，碳纳米管3份。将所制备的静电纺原液进行静电纺。纺丝参数控制在电压15kv，喷口孔径0. 4mm,溶液流速0. 5ml/h,环境温度0°C，卷绕筒(直径为5cm)与喷口间距15cm，卷绕速度控制在IOOOOrpm,纺丝溶液的推进速度为0. 05ml/h,纺制12h结束反应。导管中纤维直径为200nm ；纤维取向度90%，孔隙率为85%。(2)神经导管制备静电纺结束后，从卷绕筒上取下纤维支架，浸入到有机溶剂乙醇中48h，再进行真空干燥。在直径为0. 5mm的导管芯棒上沿着纤维取向方向卷绕成导管。实施例2(I)纤维支架的制备
权利要求
1.ー种高取向纳米纤维神经导管，该神经导管按重量份数包括聚合物2 40份，碳纳米管O. OI 3份；所述的神经导管长度为Imm IOm,内径O. Olmm IOcm,壁厚O. Olmm 5mm ο
2.根据权利要求I所述的ー种高取向纳米纤维神经导管，其特征在于所述的聚合物为生物可降解聚己内酷、聚乳酸、聚こ交酷、聚こ交酯丙交酯嵌段共聚物中的ー种或几种。
3.根据权利要求I所述的ー种高取向纳米纤维神经导管，其特征在于所述的高取向纳米纤维神经导管中纳米纤维的平均直径为200nm 700nm，纤维取向度>80%，空隙率为75% 98%ο
4.一种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，包括如下步骤 (1)先将碳纳米管分散在有机溶剂中，超声分散后，再加入聚合物，搅拌制得透明均匀的纺丝溶液；其中按照重量计，聚合物2 40份，有机溶剂97. 99^57份，碳纳米管O. 0Γ3份； (2)采用上述纺丝溶液进行静电纺丝，最后干燥，制成神经导管。
5.根据权利要求4所述的ー种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的碳纳米管为未进行任何处理的碳纳米管、经过物理方法处理后的碳纳米管、经过化学处理后的氧化碳纳米管、经过生物处理后的碳纳米管中的ー种。
6.根据权利要求5所述的ー种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，其特征在于所述的物理方法为研磨或超声，所述的生物处理为经壳聚糖或酶处理。
7.根据权利要求4所述的ー种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的有机溶剂为Ν，Ν ニ甲基甲酰胺、Ν，Ν ニ甲基こ酰胺、こ醇、ニ氯甲烷、三氯甲烷、1，2-ニ氯こ烷、四氢呋喃、三氯こ烯、环己醇、ニ甲亚砜、六氟异丙醇、三氟こ醇中的ー种或几种的混合溶剤。
8.根据权利要求4所述的ー种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的静电纺丝的具体エ艺为纺丝溶液的推进速度为I μ Ι/h 10ml/h，环境温度O 40°C,电压5kv 20kv,喷ロ孔径I μ m 2mm,卷绕接收装置接收纤维支架。
9.根据权利要求8所述的ー种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，其特征在于所述的卷绕接收装置中卷绕筒的孔径为Imm 50cm，旋转速度为200-10000rpm。
10.根据权利要求4所述的ー种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的制成神经导管为将干燥后的纤维支架在导管芯棒上卷绕成导管，所述的导管芯棒的直径为O. Olmm 10cm。
全文摘要
本发明涉及一种高取向纳米纤维神经导管及其制备方法，该神经导管按重量份数包括聚合物2~40份，碳纳米管0.01~3份；所述的神经导管长度为1mm～10m，内径0.01mm～10cm，壁厚0.01mm～5mm；其制备方法，包括(1)先将碳纳米管分散在有机溶剂中，超声分散后，再加入聚合物，搅拌制得透明均匀的纺丝溶液；(2)采用上述纺丝溶液进行静电纺丝，卷绕接收装置接收纤维支架；取下纤维支架，最后干燥，制成神经导管。本发明的导管基材聚合物生物相容性好、不引起溶血和凝血等性能，而且具有所需的物理、力学性能和加工性能，并能经受消毒处理，应用广泛；本发明的操作简单、经济成本降低。
文档编号A61L27/14GK102671235SQ20121015359
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者冯淑芹, 冯虎, 沈新元 申请人:东华大学