一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管及其制备方法，该导管具有沿轴向取向的平行多通道结构，由沿导管轴向取向的平行排布导电纳米纤维排列构成，平行排布纳米纤维是含具有荧光特性碳纳米管的生物可降解脂肪族聚酯纳米纤维。本发明专利技术所制备的导管，具有光致荧光特性和导电性，可在体内成像，可用于神经再生修复。该导管的平行多通道结构提供了一定的力学强度，取向的导电纤维能够促进神经细胞的增殖和分化，荧光碳纳米管为其在再生神经中的存在状态和去向问题，提供了一种有效表征手段。

A multi-channel conductive nerve repair catheter with fluorescence characteristics and its preparation method

The invention relates to a multi-channel conductive nerve repair catheter with fluorescent characteristics and a preparation method thereof. The catheter has a parallel multi-channel structure oriented along the axial direction and consists of parallel arrays of conductive nanofibers oriented along the axial direction of the catheter. The parallel arrays of nanofibers are biologically viable with fluorescent carbon nanotubes. Degradation of aliphatic polyester nanofibers. The catheter prepared by the invention has Photoluminescence Characteristics and conductivity, can be imaged in vivo, and can be used for nerve regeneration and repair. The parallel multi-channel structure of the catheter provides a certain mechanical strength, and the oriented conductive fibers can promote the proliferation and differentiation of nerve cells. Fluorescent carbon nanotubes provide an effective characterization method for the existence and direction of nerve regeneration.

【技术实现步骤摘要】
一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管及其制备方法
本专利技术涉及生物材料领域，涉及一种神经修复用导管及其制备方法，特别涉及一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管及其制备方法。
技术介绍
机械性、物理性、缺血性以及代谢性原因造成的周围神经损伤十分常见。周围神经损伤后常引起其支配区域的感觉、运动以及自主神经功能障碍，严重影响患者生活质量。如何促进损伤周围神经的再生和功能重建一直以来都是国内外神经科学领域研究的热点和难点。现在周围神经损伤修复的黄金标准是自体神经移植，但是这种做法存在供体不足、并发症、需要多次手术和要进行免疫抑制等弊端。神经组织工程的发展，即利用神经导管进行神经再生的修复策略，为周围神经损伤修复与功能重建提供了新方法，具有临床应用前景。为促进损伤神经的再生修复和功能重建，导电性生物材料在神经组织工程研究中受到了研究人员的高度关注，其生理基础来自于神经组织的电生理特性。神经细胞在体内进行信息传递时主要依靠突触产生的动作电位，通常细胞膜具有负的膜电位，外界电刺激会影响细胞的膜电位，从而引起细胞内部化学信息的变化以及信号传导通路的变化。因此，从仿生神经细胞的电生理特性出发，具有导电性的生物材料已被证实可显著促进神经来源细胞的增殖和分化，可有效促进断损神经再生和功能恢复。目前，用于神经组织工程研究的导电性生物材料主要包括导电性高分子材料，如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩类等，以及导电性纳米材料如碳纳米管、石墨烯等。其中，碳纳米管具有非常出色的机械性能、高长径比和良好的导电性能，将其与高分子材料复合，已经成为神经组织工程材料研究的一个重要方面，如专利CN102671235A公开了一种高取向纳米纤维神经导管的制备方法，将碳纳米管与生物可降解聚合物共混后静电纺丝制成神经导管。但是，碳纳米管在体内是不可降解的，在神经的再生修复过程中，当生物可降解材料随着时间不断降解，碳纳米管仍然会形成不可降解的碎片，它们在再生神经中的存在状态，以及在体内的去向问题，就成为大家极其关注的问题。建立对碳纳米管在体内随神经再生的原位动态示踪技术，是研究导电性的生物可降解聚合物复合碳纳米管神经导管能否体内应用的有效手段，而目前关于碳纳米管在组织修复中原位示踪的报道十分有限，因此，具有体内成像特性的神经导管成为这一领域的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管，通过在生物可降解脂肪族聚酯中复合具有荧光特性的碳纳米管，实现导管材料在体内的显影示踪，同时对缺损神经再生修复和功能重建有显著促进效果，该导管可用于探究随着神经再生，生物可降解聚酯材料被吸收，碳纳米管在再生神经中的存在状态。一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管，其特征在于：该导管具有沿轴向取向的平行多通道结构，由沿导管轴向取向的平行排布导电纳米纤维排列构成，平行排布纳米纤维是含具有荧光特性碳纳米管的生物可降解脂肪族聚酯纳米纤维。一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以羧基化碳纳米管CNTs为原料，以硅烷偶联剂KH550为反应物，在CNTs表面接枝氨基官能团，得到产物CNTs-NH2，以α-溴代异丁酰溴BIBB为反应物，在CNTs-NH2表面接枝溴官能团，得到产物CNTs-Br，以甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA为反应物，利用原子转移自由基聚合法在CNTs-Br表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-PGMA，得到产物CNTs-PGMA，以乙二胺EDA为反应物，进行PGMA环氧官能团的开环反应，得到产物CNTs-PGMA-NH2后，将其分散在缓冲溶液中，避光条件下加入荧光剂在CNTs-PGMA-NH2表面进行接枝反应，荧光剂以F表示，得到具有荧光特性的碳纳米管产物CNTs-PGMA-F；(2)将步骤(1)制备的CNTs-PGMA-F，在三氟乙醇中100-400W超声60-120min分散后，与生物可降解脂肪族聚酯溶液按一定重量比混合，CNTs-PGMA-F与生物可降解脂肪族聚酯重量比为0.045-0.055；通过静电纺丝制备高度平行取向的导电聚酯/荧光碳管复合纤维膜，所有过程注意避光；(3)将7-24根直径为0.3-0.5mm的针灸针等间距平行置于步骤(2)制备的纤维平行取向的导电聚酯/荧光碳管复合纤维膜上，针灸针轴向与纤维取向方向一致，垂直于纤维取向方向卷绕成型，最后将针灸针去除，制备得到所述具有荧光特性的多通道导电神经修复导管，所有过程注意避光。本专利技术的一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管的制备方法，具体如下：(1)以羧基化碳纳米管(CNTs)为原料，以硅烷偶联剂KH550为反应物，在CNTs表面接枝氨基官能团，CNTs与KH550的摩尔质量比例为1:0.5-1:5。接枝反应完成后对产物CNTs-NH2进行真空抽滤，置于真空烘箱中于35-40℃干燥24-36h。(2)以步骤(1)制备的CNTs-NH2为原料，以α-溴代异丁酰溴BIBB为反应物，在CNTs-NH2表面接枝溴官能团，CNTs-NH2与BIBB的摩尔质量比例为1:1-1:5。接枝反应完成后对产物CNTs-Br进行真空抽滤，置于真空烘箱中于35-40℃干燥24-36h。(3)以步骤(2)制备的CNTs-Br为原料，以甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA为反应物，利用原子转移自由基聚合(ATRP)法在CNTs-Br表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-PGMA，CNTs-Br与GMA的摩尔质量比例为1:5-1:20。接枝反应完成后对产物CNTs-PGMA进行真空抽滤，置于真空烘箱中于35-40℃干燥24-36h。(4)以步骤(3)制备的CNTs-PGMA为原料，以乙二胺EDA为反应物，进行PGMA环氧官能团的开环反应，CNTs-PGMA与EDA的摩尔质量比例为1:5-1:15，反应完成后对产物CNTs-PGMA-NH2进行真空抽滤，置于真空烘箱中于35-40℃干燥24-36h。(5)将步骤(4)制备的CNTs-PGMA-NH2分散在缓冲溶液中，加入荧光剂(以F表示)进行荧光剂在CNTs-PGMA-NH2表面的接枝反应，荧光剂与CNTs-PGMA-NH2的摩尔质量比例为1:1000-1:50，常温下避光反应2-12h，反应完成后用去离子水反复洗涤至上层液无色，然后真空抽滤，将产物CNTs-PGMA-F置于真空烘箱中于35-40℃干燥24-36h。在上述所有反应及抽滤干燥过程中全程避光。(6)将步骤(5)制备的CNTs-PGMA-F超声分散在三氟乙醇中，并按一定的重量比，与生物可降解脂肪族聚酯三氟乙醇溶液混合，采用高速旋转的金属滚筒为接收装置，通过静电纺丝制备纤维高度平行取向的聚酯/荧光碳管导电复合纤维膜。所有过程注意避光。(7)将多根针灸针等间距平行置于步骤(6)制备的纤维高度平行取向的聚酯/荧光碳管导电复合纤维膜上，针灸针轴向与纤维取向方向一致，垂直于纤维取向方向卷绕成型。将针灸针去除后即得具有荧光特性的多通道导电神经修复导管。所有过程注意避光。所述制备步骤(3)中PGMA的接枝量控制在30-45wt％。所述制备步骤(5)中所使用的荧光剂为异硫氰酸荧光素(FITC)、四乙基罗丹明(RhoB)、四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC)、碘化丙啶(PI)、藻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管，其特征在于：该导管具有沿轴向取向的平行多通道结构，由沿导管轴向取向的平行排布导电纳米纤维排列构成，平行排布纳米纤维是含具有荧光特性碳纳米管的生物可降解脂肪族聚酯纳米纤维。

【技术特征摘要】
1.一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管，其特征在于：该导管具有沿轴向取向的平行多通道结构，由沿导管轴向取向的平行排布导电纳米纤维排列构成，平行排布纳米纤维是含具有荧光特性碳纳米管的生物可降解脂肪族聚酯纳米纤维。2.一种具有荧光特性的多通道导电神经修复导管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以羧基化碳纳米管CNTs为原料，以硅烷偶联剂KH550为反应物，在CNTs表面接枝氨基官能团，得到产物CNTs-NH2，以α-溴代异丁酰溴BIBB为反应物，在CNTs-NH2表面接枝溴官能团，得到产物CNTs-Br，以甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA为反应物，利用原子转移自由基聚合法在CNTs-Br表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-PGMA，得到产物CNTs-PGMA，以乙二胺EDA为反应物，进行PGMA环氧官能团的开环反应，得到产物CNTs-PGMA-NH2后，将其分散在缓冲溶液中，避光条件下加入荧光剂在CNTs-PGMA-NH2表面进行接枝反应，荧光剂以F表示，得到具有荧光特性的碳纳米管产物CNTs-PGMA-F；(2)将步骤(1)制备的CNTs-PGMA-F，在三氟乙醇中100-400W超声60-120min分散后，与生物可降解脂肪族聚酯溶液按一定重量比混合，CNTs-PGMA-F与生物可降解脂肪族聚酯重量比为0.045-0.055；通过静电纺丝制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晴，黄子容，贾晓龙，景伟，陈国强，王林，杨小平，
申请(专利权)人：北京化工大学，航空总医院，
类型：发明
国别省市：北京,11