专利名称：静电纺丝制备的人工神经移植物及其制备方法和专用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于桥接损伤周围神经并促进其再生修复的人工 神经移植物及其制备方法。
背景技术：
随着社会现代化进程和人们生活节奏的加快，不可避免的会出现更 多的交通事故、工伤事故、运动意外等事件，同时频繁的局部战争和暴 力事件及地震等自然灾害，均会造成周围神经损伤，临床上但当中长距 离的神经缺损不能依靠端对端的缝合来弥补神经缺失时，就不得不依靠 移植物来桥接修复。寻找和研制较为合适的移植物问题虽然己有一百多 年的历史了，但除了自体神经成为首选的神经缺损桥接移植物外，至今 在人类仍在寻找理想的，能够在临床上广泛应用的神经移植替代物。就 自体神经移植中，因为供移植用的神经来源有限、组织结构和尺寸难以 匹配、移植供区长期失神经支配等原因，也未能在临床上广泛使用。
随着组织工程学的出现和发展，为构建自体神经移植替代品提供了 一条新的出路。己有的人工神经移植物的制备主要有两条途径， 一是利 用原有的管道，如化学去细胞同种异体神经，就是利用原来神经的管道， 将异体细胞去掉。二是利用适当的模具，采用溶液浇注法来制备，如我 们先前制备的壳聚糖和丝素蛋白医用人工神经移植物。静电纺丝(electrostatic spinning)是目前制备纳米纤维最重要 的方法之一。这一技术的核心是聚合物溶液在几千到几万伏高压静电作 用下，电场力克服聚合物溶液的表面张力，在电场力作用下喷射形成一 股稳定的喷射流体，最后溶剂挥发，带电流体在电场力作用下被收集装 置收集，产物是由纳米级纤维组成的类似无纺布状的纤维网、膜。
静电纺丝产物拥有很大的比表面积；且拥有很多尺度不等的孔间 隙，其纳米级的纤维构成的网状结构与细胞外基质结构比较相似，利于 细胞的黏附，因而能够促进组织的再生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利于细胞的黏附，能够促进组织的再生 的静电纺丝制备的人工神经移植物及其制备方法和专用装置。
本发明的技术解决方案是
一种静电纺丝制备的人工神经移植物，其特征是由聚合物经静电 纺丝方法制备的纳米纤维组成的导管状神经移植物。
聚合物是丝素蛋白、壳聚糖、聚乙醇酸、聚己内酯、胶原、聚乳酸 和明胶等中的一种或几种。
一种静电纺丝制备的人工神经移植物的制备方法，其特征是将聚 合物溶解在溶剂中，制成纺丝原液，然后采用静电纺丝工艺，经静电纺 丝溶液喷射器将纺丝溶液喷射在作旋转和往返移动的收集辊上，形成纳 米纤维，并在收集辊上形成管子，将管子取下进行后处理，得导管状人 工神经移植物。
一种制备静电纺丝制备的人工神经移植物的专用装置，其特征是包括微量计量泵，微量计量泵与纺丝溶液喷射器连接，纺丝溶液喷射器 的喷丝方向上设置同时作旋转和往返移动的收集辊， 一个计算机控制装 置控制微量计量泵、纺丝溶液喷射器及收集辊的工作，高压静电发生器 为装置提供高压静电。
在制备上述人工神经移植物中或者制备后，还可加入有治疗作用的
细胞因子，如神经生长因子(NGF)、神经营养因子-3 (NT-3)、脑源 性神经营养因子(BDNF)、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)，它 们可单独种类使用，也可联合使用。
制备好的人工神经移植物内还可添加含有治疗作用的种子细胞，种 子细胞的类型可以是骨髓基质干细胞、神经干细胞、雪旺氏细胞、嗅鞘 细胞、胚胎干细胞等，它们可单独细胞种类使用，也可几种细胞联合使用。
本发明的产品所用材料均为可降解性材料，与人体有着良好的生物 相容性。制得的产品不含有由于制备工艺带入的外源性毒、副作用物质。 导管管壁具有丰富微孔的三唯结构，为神经细胞生长过程所需的营养物 质的输送提供了必须的途径，使用效果好。为神经细胞的生长提供了必 要的诱导作用和必须的生长空间。
我们将以上制得的产品在体外与神经组织细胞联合培养，经形态观 察、酶代谢活力测定、神经生长因子的表达测定，显示该产品具有良好 的组织相容性。大鼠动物体内使用该产品修复坐骨神经1厘米距离缺损， 标明该产品能有利于神经再生，导致恢复损伤神经功能的恢复，同时该产品具有很好的生物相容性。由于静电纺丝产物拥有很大的比表面积；且拥有很多尺度不等的孔 间隙，其纳米级的纤维构成的网状结构与细胞外基质结构比较相似，利 于细胞的黏附，因而能够促进组织的再生，因此构成的人工神经移植物 不仅具有良好生物相容性和生物可降解性，还具有良好的力学性能。同 时该人工神经移植物可结合治疗用的细胞因子、药物或者种子细胞。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明制备人工神经移植物的专用装置结构示图。
具体实施例方式一种制备静电纺丝制备的人工神经移植物的专用装置，包括微量计量泵l，微量计量泵与纺丝溶液喷射器2连接，纺丝溶液喷射器的喷丝 方向上设置同时作旋转和往返移动的收集辊3, —个计算机控制装置4 控制微量计量泵、纺丝溶液喷射器及收集辊的工作，高压静电发生器5 为装置提供高压静电。 实施例1:将蚕丝在弱碱溶液(0.1 10%碳酸钠或0.1 10%碳酸钾)中50 100'C加热处理，然后将处理后的纤维用蒸馏水清洗得到丝素蛋白纤维， 将上述制备的部分蚕丝丝素蛋白纤维于25-8(TC (例25。C、 50°C、 80°C)下，溶解在氯化钙、乙醇和水的三元体系中(摩尔比是氯化韩乙醇 水=1: 2: 8)，溶解时间为0.5 6小时(例0.5、 3、 6小时)将溶解的混合溶液装入纤维素膜袋，用蒸馏水透析。然后将透析后的丝素溶液 注入平板模具，经干燥后得丝素蛋白膜，将得到的丝素膜用甲酸进行溶解成纺丝原液，溶液浓度13% (质量浓度)，然后采用静电纺丝工艺用 上述制备静电纺丝制备的人工神经移植物的专用装置进行成型加工，由 微量计量泵计量后纺丝原液进入溶液喷射器，将纺丝溶液喷射在作旋转 和往返移动的收集辊上，形成纳米纤维，并在收集辊上形成管子，上述 成型加工时高压静电发生器电压20KV，溶液喷射速度0.3 ml/h，溶液 喷射器端部与收集辊之间的距离7-11 cm，收集辊平移速度1.5m/小时， 转速为150转/分钟。再将初步成型的丝素蛋白导管放入的乙醇溶液进 行后处理后，然后先后用蒸馏水清洗，得到纳米纤维蚕丝丝素蛋白人工 神经移植物。 实施例2:将壳聚糖用弱酸溶解，弱酸是醋酸(或磷酸、柠檬酸、乳酸)，浓 度为2 15% (例2%、 8%、 15%)，加入一定浓度的胶原溶液(例5%、 25%、 50%)制备成浓度(质量浓度)为10%的纺丝原液，然后采用静 电纺丝工艺用上述制备静电纺丝制备的人工神经移植物的专用装置进 行成型加工，由微量计量泵计量后纺丝原液进入溶液喷射器，将纺丝溶 液喷射在作旋转和往返移动的收集辊上，形成纳米纤维，并在收集辊上 形成管子，上述成型加工时高压静电发生器电压25KV，溶液喷射速度 0.2ml/h，溶液喷射器端部与收集辊之间的距离8-llcm，收集辊平移速 度2m/小时，转速为90转/分钟。再将初步成型的导管先后用氢氧化钠 (lmd/L)溶液、5Ommol/L磷酸盐缓冲液及蒸馏水清洗，得到纳米纤 维壳聚糖/胶原复合人工神经移植物。将聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、或乙醇酸乳酸共聚物(PLGA， 50/50)用氯仿溶解成纺丝溶液，溶液浓度10-20% (质量浓度)，然后采 用静电纺丝工艺用上述制备静电纺丝制备的人工神经移植物的专用装 置进行成型加工，由微量计量泵计量后纺丝原液进入溶液喷射器，将纺 丝溶液喷射在作旋转和往返移动的收集辊上，形成纳米纤维，并在收集 辊上形成管子，上述成型加工时高压静电发生器电压20-30 KV，溶液 喷射速度0.2ml/h，溶液喷射器端部与收集辊之间的距离7-llcm，收集 辊平移速度2m/小时，转速为70-130转/分钟。再将初步成型的导管放 入的乙醇溶液进行后处理后，然后先后用蒸馏水清洗，分别得到纳米纤 维聚乙醇酸、聚乳酸，或乙醇酸乳酸共聚物的人工神经移植物。
权利要求
1、一种静电纺丝制备的人工神经移植物，其特征是由聚合物经静电纺丝方法制备的纳米纤维组成的导管状神经移植物。
2、 根据权利要求1所述的静电纺丝制备的人工神经移植物，其特 征是聚合物是丝素蛋白、壳聚糖、聚乙醇酸、聚己内酯、胶原、聚乳 酸和明胶等中的一种或几种。
3、 一种静电纺丝制备的人工神经移植物的制备方法，其特征是 将聚合物溶解在溶剂中，制成纺丝原液，然后采用静电纺丝工艺，经静 电纺丝溶液喷射器将纺丝溶液喷射在作旋转和往返移动的收集辊上，形 成纳米纤维，并在收集辊上形成管子，将管子取下进行后处理，得导管 状人工神经移植物。
4、 根据权利要求3所述的静电纺丝制备的人工神经移植物的制备 方法，其特征是将蚕丝在0.1 10%碳酸钠或0.1 10%碳酸钾中50 IOO'C加热处理，然后将处理后的纤维用蒸馏水清洗得到丝素蛋白纤维， 将蚕丝丝素蛋白纤维于25-8(TC下，溶解在氯化钙、乙醇和水的三元体系中，该三元体系的摩尔比是氯化钙乙醇水=1: 2: 8，溶解时间 为0.5 6小时，将溶解的混合溶液装入纤维素膜袋，用蒸馏水透析，然后将透析后的丝素溶液注入平板模具，经干燥后得丝素蛋白膜，将得到 的丝素膜用甲酸进行溶解成纺丝液，然后用静电纺丝工艺进行成型加工，溶液浓度13%，电压20KV，溶液流速0.3ml/h，针尖与收集屏之 间的距离7-11 cm，收集辊平移速度1.5m/小时，转速为150转/分钟。 再将初步成型的丝素蛋白导管放入乙醇溶液进行后处理，然后用蒸馏水清洗，得到导管状纳米纤维蚕丝丝素蛋白人工神经移植物。
5、 根据权利要求3所述的静电纺丝制备的人工神经移植物的制备方法，其特征是将壳聚糖用弱酸溶解，弱酸是醋酸、磷酸、柠檬酸、或乳酸，浓度为2 15%，加入浓度为5~25%的胶原溶液制备成纺丝液， 然后用静电纺丝工艺进行成型加工，溶液浓度10%，电压25KV，溶 液流速0.2 1111/11，针尖与收集屏之间的距离8-11 cm，收集辊平移速度 2m/小时，转速为90转/分钟。再将初步成型的导管先后用1 mol/L氢氧 化钠溶液、50mmol/L磷酸盐缓冲液及蒸馏水清洗，得到导管状纳米纤 维壳聚糖/胶原复合人工神经移植物。
6、 根据权利要求3所述的静电纺丝制备的人工神经移植物的制备 方法，其特征是将聚乙醇酸、聚乳酸或乙醇酸乳酸共聚物用氯仿溶解 成纺丝溶液，然后用静电纺丝工艺进行成型加工，溶液浓度10-20%， 电压20-30 KV，溶液流速0.2 011/11，针尖与收集屏之间的距离7-11 cm， 收集辊平移速度2m/小时，转速为70-130转/分钟。再将初步成型的导 管放入的乙醇溶液进行后处理后，然后先后用蒸馏水清洗，分别得到导 管状纳米纤维聚乙醇酸、聚乳酸或乙醇酸乳酸共聚物的人工神经移植 物。
7、 一种制备权利要求1所述的静电纺丝制备的人工神经移植物的 专用装置，其特征是包括微量计量泵，微量计量泵与纺丝溶液喷射器 连接，纺丝溶液喷射器的喷丝方向上设置同时作旋转和往返移动的收集 辊， 一个计算机控制装置控制微量计量泵、纺丝溶液喷射器及收集辊的 工作，高压静电发生器为装置提供高压静电。
全文摘要
本发明公开了一种静电纺丝制备的人工神经移植物及其制备方法和专用装置，产品是由聚合物经静电纺丝方法制备的纳米纤维组成的导管状神经移植物。本发明的产品所用材料均为可降解性材料，与人体有着良好的生物相容性。制得的产品不含有由于制备工艺带入的外源性毒、副作用物质。导管管壁具有丰富微孔的三唯结构，为神经细胞生长过程所需的营养物质的输送提供了必须的途径，使用效果好。为神经细胞的生长提供了必要的诱导作用和必须的生长空间。
文档编号A61F2/02GK101664346SQ20091003458
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者斐 丁, 严晓莉, 徐山青, 杨宇民, 顾晓松 申请人:南通大学