一种用于神经修复的自组装温敏水凝胶及其制备方法与流程

文档序号:42972298发布日期:2025-09-15 11:45阅读:34来源:国知局

本发明属于生物医用材料领域,特别涉及一种用于神经修复的自组装温敏水凝胶及其制备方法。


背景技术:

1、使用自体或异体神经组织进行修复,尽管这些材料的修复效果佳,但存在供体有限和免疫排斥等问题;利用生物降解材料(如胶原蛋白、聚乳酸等)制成的神经管状,但上述材料降解速度难以精准控制,过快降解可能导致炎症反应,而过慢降解则可能影响神经纤维的重塑,影响神经纤维生长。此外,尽管研究众多,但现有技术和材料仍面临以下挑战:1.神经再生微环境调控不足。神经损伤修复依赖于细胞外基质、生长因子和神经元之间的复杂相互作用。然而,现有材料在提供适宜的微环境方面仍存在不足,尤其是在促进神经元轴突延伸、减少瘢痕组织形成方面,仍需进一步优化。2.功能恢复的不确定性。虽然神经导管和生物材料能够促进神经纤维生长,但许多神经修复方案仅着眼于结构性修复,而忽视了功能性恢复。如何确保新生神经纤维能够精准连接目标组织、恢复原有生理功能,仍是亟待突破的关键问题。

2、周围神经损伤可能由机械损伤、缺血、炎症、毒性作用等多种因素引起,常见原因包括:车祸、运动损伤等,导致神经断裂或压迫:糖尿病等疾病可导致神经病变,或化疗药物、重金属中毒等,可能导致神经退行性变。目前,周围神经损伤的修复方法主要包括:1.自体神经移植,但受限于供体不足、结构匹配问题难以得到普及。2.利用生物材料(如胶原蛋白、聚乳酸)制成人工神经导管,引导神经纤维生长,但现有导管材料难以提供适宜的微环境,影响神经再生。3.干细胞治疗:利用间充质干细胞或神经干细胞促进神经再生,移植细胞的存活率和分化方向难以精准控制。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于,提供一种用于神经修复的自组装温敏水凝胶及其制备方法,所述水凝胶具有温敏自组装特性,在低温下保持液态,易于注射,在体温环境下迅速形成稳定的三维凝胶结构,适合作为神经修复支架,促进神经细胞黏附、生长及轴突再生。

2、本发明是这样实现的,提供一种用于神经修复的自组装温敏水凝胶,原料包括泊洛沙姆(pluronic)、脱细胞基质及神经因子,所述脱细胞基质、泊洛沙姆、神经因子的质量浓度比为5~10:10~20:1~4。

3、进一步地,所述脱细胞基质、泊洛沙姆、神经因子的质量浓度比为5:15:1。

4、一种所述用于神经修复的自组装温敏水凝胶制备方法,包括如下步骤:

5、(1)制备泊洛沙姆溶液:将泊洛沙姆加入去离子水中进行溶解,形成均匀溶液;

6、(2)制备脱细胞基质溶液:将脱细胞基质粉末溶解于含有0.9mg/ml~1.1mg/ml胃蛋白酶的0.01m hcl中,通过250rpm~350rpm搅拌22h~26h,形成均匀溶液;随后用0.1mnaoh调整ph到6.5~7.5,储存在2℃~5℃冰箱备用;

7、(3)形成自组装温敏水凝胶:将泊洛沙姆溶液与脱细胞基质溶液混合并加热,形成双网络三维凝胶结构;

8、(4)添加神经因子:在泊洛沙姆溶液与脱细胞基质溶液混合后的体系中加入神经因子,通过机械搅拌或超声震荡均匀分散,在36℃~38℃加热条件下形成具有生物活性的水凝胶。

9、进一步地,步骤(1)中泊洛沙姆溶解的温度为4℃~10℃。

10、进一步地,步骤(2)中脱细胞基质粉末溶解时,其浓度为2mg/ml~20mg/ml。

11、进一步地,步骤(3)中,水浴加热的温度在30℃~37℃,加热时间为30~40分钟。

12、进一步地,步骤(2)中所述脱细胞基质采用小肠脱细胞基质,其制备流程如下:

13、(a)选取原料:选择无病原体污染且来源健康的猪小肠;

14、(b)初步处理:移除猪小肠的肌肉层和粘膜层,将处理后的小肠样品置于胰酶溶液中进行处理,在室温下处理22小时~26小时,且每隔11小时~13小时更换一次上述溶液;

15、(c)冲洗残留:用超纯水清洗样品2 -5遍;

16、(d)二次处理:将小肠浸入含1%聚乙二醇辛基苯基醚的溶液中,在37℃条件下搅拌处理24小时;

17、(e)酶处理:使用浓度为50u/ml的脱氧核糖核酸酶在36℃~38℃对样品孵育12小时,其中脱氧核糖核酸酶的配比为1000u加入200ml水,并将配比后的溶液倒入湿克重为10g的小肠样品中,孵育过程在水浴锅或保温箱中进行;

18、(f)再次清洗:用超纯水清洗样品2~5次,每次清洗时间为12分钟-20分钟,之后滤去多余水分;

19、(g)消毒处理:将样品浸入含4%乙醇的1%过氧乙酸溶液中,在室温下搅拌3.5小时~4.5小时;然后用pbs冲洗2~5次,每次10~20分钟,然后滤干水分;

20、(h)干燥保存:将样品在-25℃~-15℃冷冻2h~2.5h,再使用冻干机干燥40h~50h,最后采用伽马射线或环氧乙烷进行灭菌处理,并在2℃~5℃条件下保存。

21、进一步地,流程(b)中所述胰酶溶液的配比为每10g小肠样品加入150ml胰酶和3g十二烷基硫酸钠。

22、进一步地,流程(d)中含1%聚乙二醇辛基苯基醚的溶液配比为每10g小肠样品加入10ml triton x-100和1000ml水。

23、进一步地,流程(g)中含4%乙醇的1%过氧乙酸溶液的配比为20ml乙醇、5ml过氧乙酸和480ml去离子水。

24、本发明与背景技术相比,本发明所述用于神经修复的自组装温敏水凝胶,其原料中的脱细胞基质采用小肠脱细胞基质,其双网络结构中的脱细胞基质能提供天然细胞外基质,可支持细胞黏附与增殖,为神经元轴突的生长与延伸创造有利条件,从而优化神经微环境;通过在水凝胶中添加神经因子,通过神经因子提高神经元存活率、减少凋亡,在神经损伤修复过程中,有助于维持神经元的活性,为神经再生提供更有利的环境,同时增强神经功能恢复,加速损伤组织的修复,进一步改善神经再生微环境;

25、该水凝胶在体温环境下能迅速形成稳定的三维凝胶结构,适合作为神经修复支架,这种结构不仅为神经纤维生长提供引导,而且其稳定性有助于新生神经纤维精准连接目标组织;所述水凝胶的三维凝胶结构提供适宜的细胞黏附与生长环境,可作为神经干细胞或间充质干细胞的培养基质;通过将干细胞培养在该水凝胶中并进行移植治疗,有助于提高移植细胞的存活率和控制分化方向,促进神经功能的恢复,提高功能恢复的确定性;

26、所述水凝胶在低温如4℃下保持液态,易于通过微创手术注射进入目标区域;在体温如37℃下迅速转变为凝胶结构,确保局部固定,避免扩散流失,从而使其可以精准定位,适用于局部神经损伤的治疗,提高了神经修复材料的生物利用率,克服了自体神经移植供体不足、结构匹配问题以及人工神经导管难以精准放置等不便;泊洛沙姆的流变学特性使水凝胶的降解速率可调,能够避免降解过快导致炎症反应,或降解过慢影响组织替换。此外,水凝胶降解后产物无毒、可被机体代谢吸收,保证了长期应用的安全性。



技术特征:

1.一种用于神经修复的自组装温敏水凝胶,其特征在于,原料包括泊洛沙姆、脱细胞基质及神经因子,所述脱细胞基质、泊洛沙姆、神经因子的质量浓度比为5~10:10~20:1~4。

2.如权利要求1所述用于神经修复的自组装温敏水凝胶,其特征在于,所述脱细胞基质、泊洛沙姆、神经因子的质量浓度比为5:15:1。

3.一种如权利要求1~2任意一项所述用于神经修复的自组装温敏水凝胶制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

4.如权利要求3所述水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(1)中泊洛沙姆溶解的温度为4℃~10℃。

5.如权利要求3所述水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(2)中脱细胞基质粉末溶解时,其浓度为2mg/ml~20mg/ml。

6.如权利要求3所述水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,水浴加热的温度在30℃~37℃,加热时间为30~40分钟。

7.如权利要求3所述水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述脱细胞基质采用小肠脱细胞基质,其制备流程如下:

8.如权利要求7所述用于神经修复的自组装温敏水凝胶,其特征在于,流程(b)中所述胰酶溶液的配比为每10g小肠样品加入150ml胰酶和3g十二烷基硫酸钠。

9.如权利要求7所述用于神经修复的自组装温敏水凝胶,其特征在于,流程(d)中含1%聚乙二醇辛基苯基醚的溶液配比为每10g小肠样品加入10ml triton x-100和1000ml水。

10.如权利要求7所述用于神经修复的自组装温敏水凝胶,其特征在于,流程(g)中含4%乙醇的1%过氧乙酸溶液的配比为20ml乙醇、5ml过氧乙酸和480ml去离子水。


技术总结
本发明提供一种用于神经修复的自组装温敏水凝胶及其制备方法。该水凝胶原料包括泊洛沙姆、脱细胞基质及神经因子,质量浓度比为5~10:10~20:1~4,优选比例为5:15:1。制备时,先分别制得泊洛沙姆溶液和脱细胞基质溶液,将二者混合加热形成双网络三维凝胶结构,再加入神经因子,经搅拌或超声分散后加热形成生物活性水凝胶。此水凝胶在体温下可迅速形成稳定三维结构,为神经修复提供支架,支持细胞黏附与增殖,添加的神经因子有助于维持神经元活性。同时,该水凝胶低温为液态便于注射,体温下凝胶固定,降解速率可调且产物无毒,适用于局部神经损伤治疗,提高了神经修复材料的生物利用率和安全性。

技术研发人员:曹维纳,汪新荣
受保护的技术使用者:一始(杭州)医疗科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/9/14
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