一种神经修复膜及其制备方法和应用

本发明涉及生物材料，进一步地说，是涉及一种神经修复膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、周围神经损伤是临床常见的致残性疾病。随着现代社会机械化进程，每年约有200万新增病例，周围神经损伤的修复是亟待解决的临床医学问题。自体移植是临床治疗周围神经缺损的“金标准”，然而自体移植来源有限，对供区损害、尺寸不匹配和二次手术等限制了其应用。因此，人工合成的神经修复移植物被开发，希望能够作为自体移植的临床替代方案。目前国内临床上可用的神经修复移植物主要起引导周围神经修复的作用，修复完成后保留在体内或发生降解(如：i型胶原人工神经鞘管，北京天新福医疗器材有限公司；神桥，广州中大医疗器械有限公司；周围神经修复移植物，江苏益通生物科技有限公司)。这些产品不但物理导向信号差，而且生物活性低，鲜有活性粒子的加载或负载浓度均一，缺乏神经再生所需的生化信号，导致周围神经损伤的修复效果差。此外，临床使用的神经修复移植物全为管状，直径与长度固定，导致其有时无法很好的与受损神经相匹配。

2、因此，开发能够模拟细胞外基质组成与结构，提供修复周围神经损伤所需的微环境，尺寸可调节的人工神经修复移植物，对于修复周围神经损伤具有极大的意义。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种神经修复膜及其制备方法和应用。

2、本发明制备了一种加载梯度密度活性粒子的三层结构神经修复膜。通过调控纺丝纤维拓扑结构(单轴有序排列的纤维层)，同时结合梯度活性粒子结构(静电喷雾颗粒层)，通过活性粒子的缓慢释放、持续释放和趋触性原理，高效地结合各项促进周围神经修复的诱导信号，促进轴突从近端向远端伸展，有效地加快周围神经修复并提高修复效果。梯度分布利用细胞的趋触性从而促进细胞沿低浓度向高浓度定向迁移，相较于构筑均匀浓度的活性因子层，更利于神经再生，且该神经修复膜可剪裁成不同尺寸以匹配受损神经的大小，提高修复效果。

3、本发明的目的之一是提供一种神经修复膜。

4、所述神经修复膜包括内层、中间层和外层；

5、所述内层为单轴有序排列的静电纺丝纤维层；

6、所述外层为无规的静电纺丝纤维层；

7、所述中间层为含生物活性粒子的静电喷雾颗粒层。

8、本发明优选的一种实施方式中，

9、所述生物活性粒子在中间层结构表面上的沉积密度呈梯度分布，生物活性粒子在中间层结构表面沉积浓度由近到远依次递减；

10、所述神经修复膜的长度为5mm～100mm，宽度为5mm～50mm；优选地，长度为15mm～100mm，宽度为10mm～50mm。

11、本发明的目的之二是提供一种神经修复膜的制备方法，包括：

12、(1)将可溶解的脂肪族聚酯和天然高分子聚合物m1的混合物、或可溶解的脂肪族聚酯加入到溶剂a中，充分溶解后得到溶液，将溶液进行静电纺丝，得到单轴有序排列的静电纺丝纤维膜n1；

13、(2)将天然高分子聚合物m2加入溶剂b，溶解后得到壳层溶液；将活性因子加入溶剂c得到核层溶液；将壳层溶液和核层溶液静电喷雾到步骤(2)得到的静电纺丝纤维膜n1上，得到含有静电喷雾颗粒层的静电纺丝纤维膜n2；

14、(3)以步骤(2)得到的静电纺丝纤维膜n2作为接收器，在静电喷雾颗粒层上，将步骤(1)得到的溶液作为纺丝液，通过静电纺丝沉积无规纤维，制得所述神经修复膜。

15、本发明优选的一种实施方式中，

16、所述可溶解的脂肪族聚酯为聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚氨酯、聚丙交酯中的至少一种；和/或，

17、所述天然高分子聚合物m1和天然高分子聚合物m2分别独立地选自胶原蛋白、明胶、壳聚糖、淀粉、纤维素、纤连蛋白、层粘连蛋白、弹性蛋白中的至少一种；和/或，

18、所述溶剂a、溶剂b分别独立地选自六氟异丙醇、三氟乙醇、三氯甲烷、甲醇、二氯甲烷、n，n'-二甲基甲酰胺、乙酸、水中的至少一种；和/或，

19、所述溶剂c为乙酸、水、乙醇、甲醇、生理盐水中的至少一种；和/或，

20、所述活性因子为神经生长因子、神经营养素-3、脑源性神经营养因子、睫状神经营养因子、胶质细胞源性神经营养因子、转化生长因子β、神经节苷脂、血管内皮生长因子、人碱性成纤维细胞生长因子中的至少一种。

21、本发明优选的一种实施方式中，

22、步骤(1)，

23、天然高分子聚合物m1与可溶解的脂肪族聚酯的质量比不大于100：1；优选为不大于40：1；

24、所述溶液的质量浓度为4％～20％；优选为6％～16％；

25、溶液采用转动速度为800rpm～3000rpm的辊筒作为接收器，，优选为1000～2000rpm的辊筒作为接收器；

26、推进速率为0.1ml/h～10ml/h，优选为1ml/h～3ml/h；

27、电压为8kv～30kv，优选为14kv～24kv；

28、接收距离为10cm～30cm；

29、纺丝时间为10min～720min，优选为300min～720min。

30、本发明优选的一种实施方式中，

31、步骤(2)，

32、所述壳层溶液的浓度为5mg/ml～100mg/ml，优选为20mg/ml～50mg/ml；

33、所述核层溶液的浓度为5μg/ml～2mg/ml，优选为50μg/ml～1.5mg/ml；

34、静电纺丝纤维膜n1的质量、与壳层溶液和核壳溶液的体积之和的用量比为1g静电纺丝纤维膜：(5～50)ml溶液；优选为1g静电纺丝纤维膜：(15～40)ml溶液；

35、壳层溶液和核层溶液的体积比为(2～5)：1；优选为(2～4)：1。

36、本发明优选的一种实施方式中，

37、步骤(2)，

38、壳层溶液和核层溶液同轴静电喷雾，同时使用移动挡板；所述移动挡板的长为1cm～20cm，宽为0.5cm～10cm；优选长为1.5cm～10cm，宽为1cm～5cm；；

39、所述移动挡板的移动速度为1cm/h～30cm/h，优选为3cm/h～10cm/h；

40、移动挡板大小能完全遮挡纺丝膜n1，挡板通过移动，可以使纺丝膜n1不同位置暴露在静电喷雾的时间不同，从而使沉积在纺丝膜n1不同位置上的静电喷雾颗粒密度不同，通过调节挡板的速度可以调节纺丝膜n1暴露在静电喷雾的时间，从而改变颗粒的沉积密度梯度；

41、壳层溶液的推进速率为0.1ml/h～10ml/h，优选为1ml/h～5ml/h；

42、核层溶液的推进速率为0.1ml/h～5ml/h，优选为0.3ml/h～2.5ml/h；

43、电压为10kv～30kv，优选为20kv～30kv；

44、接收距离为10cm～35cm，优选为12cm～15cm；

45、喷雾时间为1min～360min，优选为10min～60min。

46、本发明优选的一种实施方式中，

47、步骤(3)，

48、所述溶液采用转动速度为100rpm～400rpm的辊筒作为接收器；

49、推进速率为0.1ml/h～10ml/h，优选为0.2ml/h～6ml/h；

50、电压为8kv～30kv，优选为15kv～30kv；

51、接收距离为10cm～30cm，优选为18cm～30cm；

52、纺丝时间为10min～720min，优选为180min～720min。

53、本发明的目的之三是提供一种上述制备方法制得的神经修复膜。

54、本发明的目的之四是提供一种神经修复膜在修复周围神经损伤中的应用。

55、本发明具体可采用以下技术方案：

56、制备方法具体包括以下步骤：

57、步骤(1)、将可溶解的脂肪族聚酯或者可溶解脂肪族聚酯和天然高分子聚合物m1加入到溶剂a中，充分溶解，得到溶液；

58、步骤(2)、将得到的溶液使用具有转速范围为100rpm～3000rpm高速转动的滚辊筒进行静电纺丝后，得到的有序排列结构的静电纺丝纤维膜n1；

59、步骤(3)、天然高分子聚合物m2加入溶剂b得到壳层溶液；生长因子加入溶剂c得到核层溶液；

60、步骤(4)、使用移动速度为1cm/h～30cm/h的挡板，长1cm～20cm，宽为0.5cm～10cm，5mg/ml～100mg/ml壳层溶液，5μg/ml～2mg/ml核层溶液，同轴静电喷雾到步骤(2)得到的有序排列结构的静电纺丝纤维膜上，沉积由近端向远端粒子密度轴向梯度减少的生物活性物质粒子，得到负载静电喷雾颗粒的静电纺丝纤维膜n2；

61、步骤(5)、电喷结束后，将步骤(4)得到的负载同轴静电喷雾颗粒的纤维膜作为接收器，将步骤(1)得到的溶液作为纺丝液，通过静电纺丝沉积无规纤维，形成三层结构的纤维膜，制得所述加载梯度密度活性粒子的神经修复膜。将神经修复膜在通风橱中室温放置3天，使残余溶剂充分挥发。

62、制得的神经修复膜包括内层、中间层和外层，内层为有序排列纤维层，中间层为具有梯度密度的生物活性粒子的静电喷雾颗粒层，外层为静电纺丝纤维层。

63、与现有技术相比，本发明的有益效果：

64、本发明提供的神经修复膜具有单轴排列的纤维层和密度梯度的生物活性物质的静电喷雾颗粒层，改善了现有神经修复移植物物理导向作用差，缺少生化信号及多种信号协同问题。本发明提供的神经修复膜可以促进细胞招募与迁移，含有促进周围神经修复的微粒调控不同细胞的行为，介导细胞的迁移、增殖、分化，能加快轴突由近端向远端伸展，并提升周围神经损伤的修复效果。

65、静电喷雾颗粒层的生物活性物质呈梯度分布，利用细胞的趋触性从而促进细胞沿低浓度向高浓度定向迁移，相较于构筑均匀浓度的活性因子层，更利于神经再生，且该神经修复膜可剪裁成不同尺寸以匹配受损神经的大小，提高修复效果。