[发明专利]一种神经组织工程导电纤维管状支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料领域，涉及一种神经修复用神经导管及其制备方法，特别涉及一种导电纳米纤维管状支架和一种用于管内作为促进神经再生的新型组织工程填充材料及制备方法。

背景技术

由于严重创伤、肿瘤切除等原因造成的周围神经组织损伤在临床非常多见。神经一旦受损，将使病人无法正常生活与工作，但大段神经缺损的修复和功能重建仍然是临床难题。神经移植是临床上公认的比较有效的治疗大段神经缺损方法，但自体神经来源有限，异体神经很难避免免疫排斥，用骨骼肌或静脉代替神经进行移植，修复效果又有限。随着神经组织工程学的发展，生物可吸收神经导管成为最有希望成功修复大段神经缺损的方法。神经导管的基本功能是为神经的生长提供一个通道，为了给轴突生长提供理想的微环境，国内外研究人员在制备具有纵向排列孔结构神经导管、负载生物活性物质的神经导管、导电性神经导管等多方面进行了深入探索，这些导管材料据称都能加速神经生长和减少神经瘤的形成。但从组织工程学的角度，除了生物相容性和生物可降解性，用于神经再生修复的理想支架材料应该同时具有：引导轴突生长方向的拓扑学结构；刺激轴突再生和神经功能恢复的仿生电生理特性；提高神经再生速度和质量的生物活性物质；负载利于神经修复的细胞等。满足以上条件，制备出完全仿生的神经导管支架，将大幅度提高神经修复的效果。

目前的研究中，各种神经导管材料和设计不断被推出，如专利CN102525689B采用静电纺丝法制备了一种取向纳米纤维神经导管，引导神经沿纤维取向方向生长；专利CN1303946C公开了一种神经组织工程管状支架的制备方法及其专用模具，构建了内部带有轴向多通道结构的壳聚糖管状支架；专利CN101579246A公开了一种双层神经修复导管的制备，其内外层分别由平行和垂直导管延展方向排列的丝素蛋白纤维构成；专利CN103230622A也公开了一种多层纤维膜构建的、降解速度由内向外逐渐减慢的神经移植导管；专利CN10105194729A中采用高分导电材料制备一种具有导电能力的管体支架，通过体内植入电极，施加电刺激，大鼠坐骨修复效果良好；专利CN103263695A中公开了一种全氟三乙胺乳液与种子细胞复合的神经导管制备方法，是将混有种子细胞的全氟三乙胺乳液注入多微孔可降解胶原-壳聚糖神经导管内得到。但尚未有一种导管支架材料能为神经组织工程提供多功能的仿生微环境。因此，如何优化设计和制备一种更加全面促进神经修复和再生的组织工程支架，是保障再生神经功能恢复和充分发挥功效的必要前提。

发明内容

本发明的目的是为神经组织工程提供一种管状支架材料，采用导电性高分子材料，制备同时负载神经营养因子和利于神经再生种子细胞的导电性管状支架。该支架管壁具有通透性，但阻隔纤维组织的进入生长；该支架内管壁具有平行导管延展方向的拓扑结构，利于神经轴突和种子细胞的取向生长；该管状支架内填充有导电凝胶材料，可防止导管结构塌陷，并作为促神经再生的种子细胞和生长因子的载体。这种复合功能化的神经组织工程管状支架，结合电刺激进行细胞功能（如粘附、增殖、迁移和分化）的调节，可有效促进神经损伤修复。

上述发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种神经组织工程导电管状支架，其特征在于：该支架由导电纤维管和导电性水凝胶填充材料构成；导电纳米纤维管由内外两层纤维膜复合而成，即管外层为非导电无纺排布纤维膜，管内层为沿导管轴向取向的平行排布导电纤维膜；填充材料由天然大分子水凝胶和负载生长因子的导电纳米管复合而成。

所述的非导电纤维膜，其材料为生物可降解脂肪族聚酯，可以是聚丙交酯、聚乙交酯、聚己内酯及它们的共聚物中的一种。

所述的导电纤维膜，其材料为导电性聚吡咯（PPY）与生物可降解脂肪族聚酯的共混复合物。

所述的天然大分子水凝胶选自海藻酸钠或透明质酸钠中的一种。

所述的导电纳米管为PPY纳米管，直径为300-600 nm，管壁厚80-130 nm。

所述的促神经再生的生长因子可以是神经生长因子（NGF）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）中的一种或两种。

所述的促神经生长的种子细胞可以是雪旺细胞、髓鞘细胞、神经干细胞和骨髓间充质干细胞中的一种。

本发明还提供了一种神经组织工程导电纤维管状支架的制备方法，其步骤如下：