一种聚乳酸/β‑磷酸钙/I型胶原复合神经导管及其制备方法

摘要

本发明属于医用生物材料技术领域，具体涉及一种聚乳酸/β‑磷酸钙/I型胶原复合神经导管及其制备方法。将聚乳酸、I型胶原溶于有机溶剂中，混匀，通过静电纺丝技术制成神经导管内层膜；将聚乳酸、β‑磷酸钙溶于有机溶剂，混匀通过静电纺丝技术，在神经导管内层膜上喷涂纺丝液形成神经导管外层膜，将聚乳酸/β‑磷酸钙/I型胶原复合静电纺丝薄膜制备成管状导管，置于真空干燥箱让有机溶剂充分挥发干净后，即得到聚乳酸/β‑磷酸钙/I型胶原复合神经导管。本发明利用静电纺丝技术将聚乳酸/β‑磷酸钙/I型胶原三种材料复合起到优势互补，所述神经导管具有优异的机械力学性能、细胞亲和性和亲水性，可以模拟细胞外基质结构，具有仿生性。

说明书

技术领域

本发明属于医用生物材料技术领域，具体涉及一种聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管及其制备方法。

背景技术

由于医疗事故的和交通事故的发生，导致周围神经损伤的现象在日常生活中极为普遍，近几年神经损伤病例呈上升趋势，周围神经损伤一般会引起神经支配区域退行性病变和严重的功能性障碍，长时间的造成患者的身心健康损伤和生活质量下降，这已成为世界医学届一大挑战，因此寻找修复周围神经损伤的方法就显得极为迫切。

目前在临床上修复周围神经损伤，主要使用自体神经移植，自体移植也常常被人认为是周围神经修复的金标准，自体移植因取自自体，对于修复较小面积损伤有显著的修复效果，但是供体神经严重不足，以及二次手术限制了其在周围神经修复临床上的使用。利用生物相容性好，可降解的材料，制备成管状结构用于修复神经损伤，是现代医学研究的一大热点。由于单一材料制备的导管性能不佳，不能很好地满足神经修复需求，多种材料复合的神经导管便很好地解决了这个问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，目的在于提供一种聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚乳酸(PDLLA)、I型胶原溶于有机溶剂中，混匀，得到纺丝液,通过静电纺丝技术制成纺丝薄膜，即为神经导管内层膜；

(2)将聚乳酸(PDLLA)、β-磷酸钙(β-tricalcium phosphate(β-TCP))溶于有机溶剂，混匀，得到纺丝液，通过静电纺丝技术，在步骤(1)所得神经导管内层膜上喷涂纺丝液形成神经导管外层膜，得到聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合静电纺丝薄膜；

(3)将步骤(2)制得的聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合静电纺丝薄膜制备成管状导管，置于真空干燥箱让有机溶剂充分挥发干净后，即得到聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管。

按上述方案，步骤(1)所述聚乳酸和I型胶原的质量比为1:3。

按上述方案，步骤(2)所述聚乳酸和β-磷酸钙的质量比为4:1。

按上述方案，步骤(2)所述β-磷酸钙的平均粒径小于1.5μm。

按上述方案，步骤(1)和步骤(2)中所述聚乳酸的分子量为50000～300000Da。

按上述方案，步骤(1)和步骤(2)中所述有机溶剂为二氯甲烷和乙酸乙酯按体积比7:4混合所得混合物，步骤(1)和步骤(2)中所述纺丝液中溶质的质量百分比为8％～18％。

按上述方案，步骤(1)和步骤(2)中所述静电纺丝技术采用的参数为：静电纺丝针头为21号，纺丝液流速0.08～0.3mm/min,负高压-1kV～-3kV，正高压+10kV～+17kV，接收距离到针头距离10～17cm。

按上述方案，步骤(2)制备所得聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合静电纺丝薄膜中神经导管内层膜和神经导管外层膜的厚度比例为1:4。

按上述方案，步骤(3)制备所得聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的内径为1mm～4mm，膜厚为0.2mm～1mm，形状长度可依据实际需要自行设置。

上述制备方法制备所得聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管。

本发明的有益效果：

(1)本发明所述聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管选用聚乳酸为基体材料，增强了力学性能，保护了神经修复过程不被影响，I型胶原的添加增强导管的细胞亲和性，β-磷酸钙中和了聚乳酸和I型胶原降解产生的酸性，同时β-磷酸钙降解所产生的Ca²⁺有利于轴突的生长，解决了市场上降解产物致酸的问题；

(2)本发明所述聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管分为内层和外层，内层由较少的聚乳酸和大量的I型胶原组成，极大的增强了导管细胞亲和性和亲水性，外层为聚乳酸和与β-磷酸钙复合组成，提高了机械强度，聚乳酸本身的疏水性和较弱的细胞亲和性可以和导管外组织很好地隔绝；

(3)本发明利用静电纺丝技术制备所得聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管，复合神经导管上小孔直径可以模拟细胞外基质结构，具有仿生性，导管膜上小孔具有半通透性的孔直径结构(d＜10μm)，有利于神经生长因子和葡萄糖进入，防止淋巴和成纤维细胞进入；

(4)本发明的制备技术简单，制备效率高，低成本，本产品在体内可自行降解，不需要二次手术，尺寸形状可控，可以很好地解决实际需求。

附图说明

图1为本发明中所制备聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的内层扫描电子显微镜(SEM)照片。

图2为本发明中所制备聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的外层扫描电子显微镜(SEM)照片。

图3为本发明中所制备聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的复合神经薄膜和复合神经导管内径照片。

图4为本发明中所制备聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的复合神经导管照片。

图5为本发明制备所得聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的细胞粘附性能结果，图中黑色为细胞，白色为聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中，所述聚乳酸的分子量为50000～300000Da。

实施例1

用电子天平称取0.3g聚乳酸，0.9g I型胶原溶于10mL有机溶剂(二氯甲烷：乙酸乙酯的体积比为7:4)，并使用电磁搅拌器搅拌6h，将溶液混匀，得到均一稳定的聚乳酸/I型胶原纺丝液，采用21号针头，控制纺丝参数(纺丝液流速0.1mm/min，正高压+10kV，负高压-3kV，纺丝膜接受装置与喷射针头距离13cm)，将纺丝液制成厚0.15mm纺丝膜(内层)；同理，用电子天平称取0.8g聚乳酸，0.2gβ-磷酸钙溶于10mL有机溶剂(二氯甲烷：乙酸乙酯的体积比为7：4)，使用电磁搅拌器搅拌6h，将溶液混匀，得到均一稳定的聚乳酸/β-磷酸钙纺丝液，采用21号针头，控制纺丝参数(纺丝液流速0.3mm/min，正高压+12kV，负高压-2kV，纺丝膜接受装置与喷射针头距离14cm)，将聚乳酸/β-磷酸纺丝液喷至导管内层膜上，制成厚0.35mm纺丝膜(外层)；将总厚度(内层+外层)为0.5mm的聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管纺丝膜利用二氯甲烷粘结成管状(内径0.2mm，厚度0.5mm，管状长度1.5cm)，将制成的复合神经导管放入真空干燥箱至有机溶剂完全除尽，得到聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管，由测试可得播磨拉力为6Mpa。

实施例2

用电子天平称取0.4g聚乳酸，1.2g I型胶原溶于10mL有机溶剂(二氯甲烷：乙酸乙酯的体积比为7:4)，并使用电磁搅拌器搅拌6h，将溶液混匀，得到均一稳定的聚乳酸/I型胶原纺丝液，采用21号针头，控制纺丝参数(纺丝液流速0.2mm/min，正高压+10kV，负高压-3kV，纺丝膜接受装置与喷射针头距离14cm)，将纺丝液制成厚0.15mm纺丝膜(内层)；同理，用电子天平称取1.0g聚乳酸，0.25gβ-磷酸钙溶于10mL有机溶剂(二氯甲烷：乙酸乙酯的体积比为7:4)，使用电磁搅拌器搅拌6h，将溶液混匀，得到均一稳定的聚乳酸/β-磷酸钙纺丝液，采用21号针头，控制纺丝参数(纺丝液流速0.3mm/min，正高压+12kV，负高压-2kV，纺丝膜接受装置与喷射针头距离14cm)，将聚乳酸/β-磷酸纺丝液喷至导管内层膜上，制成厚0.35mm纺丝膜(外层)；将总厚度(内层+外层)为0.5mm的聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管纺丝膜利用二氯甲烷粘结成管状(内径0.2mm，厚度0.5mm，管状长度1.5cm)，将制成的复合神经导管放入真空干燥箱至有机溶剂完全除尽，得到聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管。

实施例3

用电子天平称取0.5g聚乳酸，1.5g I型胶原溶于10mL有机溶剂(二氯甲烷：乙酸乙酯的体积比为7:4)，并使用电磁搅拌器搅拌6h，将溶液混匀，得到均一稳定的聚乳酸/I型胶原纺丝液，采用21号针头，控制纺丝参数(纺丝液流速0.1mm/min，正高压+10kV，负高压-3kV，纺丝膜接受装置与喷射针头距离14cm)，将纺丝液制成厚0.15mm纺丝膜(内层)；同理，用电子天平称取1.2g聚乳酸，0.3gβ-磷酸钙溶于10mL有机溶剂(二氯甲烷：乙酸乙酯的体积比为7:4)，使用电磁搅拌器搅拌6h，将溶液混匀，得到均一稳定的聚乳酸/β-磷酸钙纺丝液，采用21号针头，控制纺丝参数(纺丝液流速0.2mm/min，正高压+11kV，负高压-2kV，纺丝膜接受装置与喷射针头距离15cm)，将聚乳酸/β-磷酸纺丝液喷至导管内层膜上，制成厚0.35mm纺丝膜(外层)；将总厚度(内层+外层)为0.5mm的聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管纺丝膜利用二氯甲烷粘结成管状(内径0.2mm，厚度0.5mm，管状长度1.5cm)，将制成的复合神经导管放入真空干燥箱至有机溶剂完全除尽，得到聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管。

实施例4

用电子天平称取0.6g聚乳酸，1.8g I型胶原溶于10mL有机溶剂(二氯甲烷：乙酸乙酯＝7:4)，并使用电磁搅拌器搅拌6h，将溶液混匀，得到均一稳定的聚乳酸/I型胶原纺丝液，采用21号针头，控制纺丝参数(纺丝液流速0.1mm/min，正高压+10kV，负高压-3kV，纺丝膜接受装置与喷射针头距离15cm)，将纺丝液制成厚0.15mm纺丝膜(内层)；同理，用电子天平称取1.4g聚乳酸，0.35gβ-磷酸钙溶于10mL有机溶剂(二氯甲烷：乙酸乙酯的体积比为7:4)，使用电磁搅拌器搅拌6h，将溶液混匀，得到均一稳定的聚乳酸/β-磷酸钙纺丝液，采用21号针头，控制纺丝参数(纺丝液流速0.1mm/min，正高压+12kV，负高压-2kV，纺丝膜接受装置与喷射针头距离15cm)，将聚乳酸/β-磷酸纺丝液喷至导管内层膜上，制成厚0.35mm纺丝膜(外层)；将总厚度(内层+外层)为0.5mm的聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管纺丝膜利用二氯甲烷粘结成管状(内径0.2mm，厚度0.5mm，管状长度1.5cm)，将制成的复合神经导管放入真空干燥箱至有机溶剂完全除尽，得到聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管。

图1为本发明实施例所制备聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的内层扫描电子显微镜(SEM)照片；图2为本发明实施例所制备聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的外层扫描电子显微镜(SEM)照片；图3为本发明实施例所制备聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的复合神经薄膜和复合神经导管内径照片；图4为本发明实施例所制备聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管的复合神经导管照片。由图1、图2可知，所制备的导管内层和外层薄膜纤维直径较为均一，孔径大小经测量计算可知大于1μm，小于10μm，具有半通透性结构，有利于营养物质的流入，防止结缔组织和瘢痕组织的长入。图3、图4为将静电纺丝薄膜通过二氯甲烷粘结成具有一定薄膜厚度、导管内径和长度的导管，该导管厚度、导管内径和长度可以依据实际修复长度进行制备。

表1各实施例的力学强度测试

实施例实施例1实施例2实施例3实施例4强度/Mp(n＝5)4.515.036.126.16

将各实施例所制得的聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管样品进行拉力强度测试，每个样品由5个，将所得值进行计算，可得上表数据，由表可知各实施例中制备所得聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管样品的力学强度均＞1.3Mp，满足作为组织工程材料要求。

将本发明制备所得聚乳酸/β-磷酸钙/I型胶原复合神经导管进行细胞粘附性能实验：将制备好的薄膜，放入真空干燥箱及灭菌之后，用1640培养液浸润后，放入24孔板，向其加入浓度为3000cells·cm^-2的血旺细胞(RSC96cells)，放入恒温培养箱进行培养，三天后，吸出培养液，将24孔板内薄膜取出，浸入戊二醛溶液中固定，挥发完全，干燥后，进行喷金扫描电镜观察。实验结果如图5所示，其中颜色为黑色的是细胞，白色的为薄膜，观察可知，细胞大量粘附于薄膜材料，形状正常，数量增多，细胞可以和薄膜可以很好的粘附，具有良好的细胞亲和性和亲水性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。