[发明专利]一种基于3D打印的周围神经支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印的周围神经支架，包括外套管和设于外套管内的填充物，填充物是纱网卷曲而成的三维骨架，纱网采用生物墨水制成；本发明还公开了周围神经支架的制备方法。采用本发明的方法制备的周围神经支架具有天然周围神经的结构及组成的仿生要素；在电纺丝材质的外套管保证生物相容基础上，提供支架充分结构稳定性，填充物在制造过程中可以降低对墨水成型强度要求，扩大了填充物的选材范围，以便墨水可以选择更多的生物功能；本发明通过对骨架灌注或浸润特定功能组分，为填充物提供相应的生物学特性，比如促进轴突的生长、促进血管化。

技术领域

本发明涉及组织工程和仿生结构技术领域，尤其是一种基于3D打印的周围神经支架及其制备方法。

背景技术

周围神经的解剖结构复杂，分为神经外膜区、神经束区和神经束间区等，各个区域内还分布有微血管、结缔组织等功能结构。此外，不同区域的组成成分及空间分布也非常复杂。目前文献报道的神经修复材料(或导管)主要采用单一均质材料制备(如合成材料、天然材料、去细胞基质材料)，依据神经再生的原理，导管的结构与组成也进行了仿生设计(如神经生长因子梯度分布等)，但是这类支架在组成及结构依然较为单一，无法体现天然神经的复杂组成及结构。

生物3D打印技术相比传统加工技术，对于复杂组织结构的制造及不同组分空间分布具有显著优势。3D打印最为重要的是生物墨水。热塑性的可降解聚醚酯材料，虽然打印工艺成熟，打印后稳定，但其与周围神经的力学性质差异较大，且高温的打印条件难以实现对细胞或活性蛋白的负载。而适于细胞生长的生物墨水材料强度普遍较低、稳定性不佳，难以满足直接打印成型及后期使用中稳定性的需求。目前尚没有较为完善的使用生物相容性良好的水凝胶类墨水材料3D打印周围神经支架的工艺。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种基于可降解聚合物制成的外结构和3D打印技术的周围神经支架，其兼具生物活性功能和结构稳定性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于3D打印的周围神经支架，包括外套管和设于所述外套管内的填充物，所述填充物是纱网卷曲而成的三维骨架，所述纱网采用生物墨水制成。

其中，(二维)纱网的网格结构为矩形，根据需要还可以调整为棱形、正方形、平行四边形等,通过调节纱网网格的大小和形状，可改变三维骨架的强度、纵向和横向的通透性(提供引导轴突定向生长物理信号)；填充物的结构仿制了神经再生区域；三维骨架具有多孔结构，有利于具有一定生物功能的凝胶材料或溶液的浸入，从而引入特定生物功能或微观结构。

优选地，所述外套管采用电纺丝制成。其中，电纺丝优选采用PLGA、PLLA、PCL、PTMC、明胶、壳聚糖中至少一种制成，由此，外套管在动物体内可以被降解；电纺丝材质的外套管可采用圆盘接收器制备。

优选地，所述纱网采用3D打印方法制成。

优选地，所述生物墨水含有丙烯酸双键端基改性PEG制备的水凝胶、天然材料以及组织脱细胞水凝胶中的至少一种。

优选地，所述天然材料为丙烯酸或降冰片烯改性的透明质酸、明胶或胶原。

优选地，所述组织为周围神经、脊髓、小肠粘膜下层、脐带、胎盘或羊膜。更优选地，组织源自人或猪。

优选地，所述三维骨架上灌注或浸润有可促进轴突生长或血管化的凝胶或溶液。其中，促进血管化的凝胶或溶液优选含有VEGF。

优选地，所述三维骨架上灌注或浸润有含有β-NGF的溶液，以促进轴突生长；或者猪来源的周围神经经过脱细胞、粉碎后经胃蛋白酶消化得到的水凝胶。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种基于3D打印的周围神经支架的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供电纺丝材质的外套管；