用于使炎症和瘢痕形成最小化的纳米纤维包裹物的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于使神经组织的炎症和瘢痕形成最小化并且使营养物运输最大化的纳米纤维包裹物的设备和方法。更具体地，本发明专利技术涉及由生物相容性材料制备的新颖的半渗透的纳米纤维构造物。纳米纤维构造物在端‑对‑端吻合术之后被应用在神经修复部位周围。纳米纤维构造物是多孔的并且由使用静电纺丝法制备的随机定向的纳米纤维构成。纳米纤维构造物具有约50‑100μm厚的壁，该壁具有小于25μm的孔隙。纳米纤维构造物防止炎性细胞迁移至神经接合部位中，同时仍允许生长因子和必需营养物的扩散。纳米纤维构造物允许增强的神经再生和最佳的功能结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求在2014年4月10日提交的美国临时专利申请第61/977,881号的权益，该美国临时专利申请通过引用以其整体并入本文。专利
本专利技术总体上涉及医疗设备。更具体地，本专利技术涉及一种用于使神经组织和其他组织以及任何其他管状结构的炎症和瘢痕形成最小化的或作为生物网或合成网的层状成分的纳米纤维包裹物的设备和方法。专利技术背景周围神经损伤构成频繁的且残障的状况，在发达国家中，具有每年每100,000人中23人的预计发病率。该统计量不考虑非外伤的案例(即，对腹部手术或盆腔手术继发的神经损伤)并且不考虑在卫生机构处未治疗的损伤。尽管在显微手术技术方面具有很大的进展，但是神经修复仍持续未达最佳标准，并且完全的功能恢复极少被实现。因此，存在开发用于增强神经再生且优化功能的恢复的新颖策略的迫切需求。周围神经损伤的研究已示出在神经接合的部位处的瘢痕和纤维化的形成阻碍轴突再生。此外，功能恢复的程度与修复部位处的瘢痕形成的量之间的负相关是已确立好的现象。尽管神经再生一般以每天1mm至3mm的速率发生，但是再生轴突可能需要多至20天至40天以横越在神经修复的部位处的瘢痕。在神经修复的部位处的瘢痕形成的减少与更好的恢复相关。在机理上，在神经修复部位处的瘢痕形成是归因于炎性细胞的入侵，和随后的纤维发生的细胞因子的上调。因此，提供围绕接合部位的惰性屏障将是有益的，该惰性屏障防止炎性细胞渗透，同时仍允许营养物和其他生长因子的扩散以促进神经再生。专利技术概述前述需求在很大程度上通过本专利技术来满足，本专利技术提供了一种包含纳米纤维的构造物的用于促进在管状生物结构之间的连接部位处的愈合的设备。纳米纤维由生物相容性材料纺丝成片，该片构造且定尺寸为用于包裹在连接部位周围的管状生物结构。该片构造成具有防止炎性细胞渗透至连接部位的孔径。根据本专利技术的一个方面，片为约50μm至500μm厚。更具体地，片可以具有约100μm的厚度。设备可以具有约0.5-25μm的孔径。生物相容性材料可以是聚酯，例如聚己酸内酯、聚交酯或聚乙交酯。生物相容性材料还可以是合成聚酯例如聚己酸内酯和天然高分子例如胶原的共混物。纳米纤维的每一种都可以具有约100nm至25μm的直径。纳米纤维使用包括注射器、电压源和铜板的系统来形成。当铜板在本文中关于优选的实施方案被描述时，还可以使用本领域技术人员已知的或想得到的任何种类的导电板或导电棒。注射器的针具有约27的规格、在电压源与铜板之间的约6cm的距离、来自电压源的约7.5kV的外加电压、以及来自注射器的溶液的约0.75mL/h的流量。根据本专利技术的一个方面，用于形成用于促进在管状生物结构之间的连接部位处的愈合的设备的方法包括用包含用于形成纳米纤维的生物相容性材料的溶液填充注射器。该方法包括将电流施加至包含生物相容性材料的溶液，使得该溶液扩展成为(extend out into)纤维。此外，该方法包括在静电纺丝过程中将溶液挤出至接地板上直到达到纤维的片的预定厚度，使得片具有小于10μm的孔径。根据本专利技术的又一个方面，该方法还包括使用包含以二氯甲烷:N,N-二甲基甲酰胺的9:1(按重量计)的比率的8wt％PCL(MW＝80,000)溶液的溶液。该方法包括使用呈聚酯的形式的生物相容性材料。此外，该方法包括使用选自由聚己酸内酯、聚交酯和聚乙交酯组成的组中的一种。该方法包括使用由合成聚酯例如聚己酸内酯和天然高分子例如胶原的共混物形成的生物相容性材料。该方法还包括使用包括导电材料的接地板。根据本专利技术的还另一个方面，该方法包括使用具有约11cm x 11cm x 0.3cm的尺寸的接地板。该方法包括使用用于向溶液施加电流的电源。该方法包括形成具有约100nm至10μm的直径的纤维以及形成具有约50μm至约500μm的厚度的片。该方法包括使用0.75mL/h的流量；在外加电压与接地板之间的6cm的距离；7.5kV的外加电压；和27的针规格形成片。此外，该方法包括应用所述方法用于由以下的组组成的一种：修复选自由压碎的、压缩的和损伤的周围神经和颅神经组成的组中的一种，以及保护选自由自体神经移植物和异体神经移植物组成的组中的一种。该方法还包括修复损伤的或发炎的腱。附图简述附图提供了直观表示，其将被用于更完整地描述本文中公开的代表性实施方案并且可以由本领域技术人员用来更好地理解它们以及它们的固有优势。在这些附图中，相同的参考数字确定相应的元件并且：图1示出根据本专利技术的实施方案的用于制造静电纺丝纳米纤维包裹物的示例性装置。图2A-2D示出根据本专利技术的实施方案的示例性纳米纤维包裹物的图像。图3A-3C示出根据本专利技术的实施方案的纳米纤维包裹物的示意图。图4A和图4B分别示出第1组和第3组的包裹有纳米纤维构造物的示例性大鼠臂部或腿部神经和第2组和第4组的包裹有纳米纤维构造物的示例性大鼠臂部神经。图5示出组、所使用的干预和终点的总结。图6A-6D示出在修复部位处的胶原的百分数和在修复部位处的巨噬细胞计数的图像和图形视图。图7示出在实验组中的在神经修复部位处检测到的抗炎性细胞因子IL-10的上调和促炎性细胞因子TNF-α的下调的图形视图。图8A和图8B示出对照组和实验组的神经横截面的图像以及在实验组和对照组中的再生的有髓鞘的轴突的图形视图。图9示出在实验组中示出改善的功能恢复的连续的电生理学测量结果的图形视图。图10A和图10B示出神经肌肉接点的图像和神经肌肉接点神经再支配量化的图形视图。在实验组中的增多的神经再支配伴随有减少的腓肠肌萎缩，如通过较高的肌肉重量和较高的单肌肉纤维的横截面积所评估的。图11A-11D示出腓肠肌重量和层粘连蛋白染色分析的图像和图形视图。详细描述目前公开的主题现在将参照附图在下文中更完整地描述，附图中示出了本专利技术的某些但并非全部的实施方案。相同的数字全部是指相同的元件。目前公开的主题可以以许多不同的形式来体现并且不应当被解释为限制于本文中陈述的实施方案；而是，提供这些实施方案，使得本公开内容将满足可适用的法律要求。实际上，目前公开的主题所属的
的技术人员，将想到本文中陈述的目前公开的主题的许多修改和其他实施方案具有前述描述和相关的附图中呈现的教导的益处。因此，应理解，目前公开的主题不限于所公开的具体实施方案并且修改和其他实施方案意图被包括在所附权利要求的范围内。本专利技术涉及用于使神经组织以及任何其他圆柱形结构例如腱、韧带、或血管的炎症和瘢痕形成最小化的或作为用于覆盖伤口修复部位的生物网或合成网的层状成分的纳米纤维包裹物的设备和方法。更具体地，本专利技术涉及由生物相容性材料制备的新颖的半渗透的纳米纤维构造物。纳米纤维构造物被包裹在神经修复部位周围。纳米纤维构造物是多孔的并且由使用静电纺丝技术制备的随机定向的纳米纤维构成。纳米纤维构造物具有约100μm厚的壁，该壁具有小于25μm的孔隙。纳米纤维构造物防止炎性细胞迁移至神经接合部位中，同时仍允许生长因子和必需营养物的扩散。纳米纤维构造物允许增强的神经再生和最佳的功能结果。图1示出根据本专利技术的实施方案的用于制造静电纺丝的纳米纤维构造物包裹物的示例性装置。用于制造电纺丝的纳米纤维构造物包裹物的示例性设置10包括容纳溶液的注射器12，该溶液包含用于形成纳米纤维的生物相容性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于促进在管状生物结构之间的连接部位处的愈合的设备，所述设备包含：纳米纤维的多孔的半渗透的构造物；其中所述纳米纤维由生物相容性材料纺丝成片，所述片构造且定尺寸为用于包裹在所述连接部位周围的管状生物结构；并且其中所述片构造成具有用于俘获炎性细胞并且在允许营养物供应的同时防止炎性细胞渗透至所述连接部位的孔径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 US 61/977,8811.一种用于促进在管状生物结构之间的连接部位处的愈合的设备，所述设备包含：纳米纤维的多孔的半渗透的构造物；其中所述纳米纤维由生物相容性材料纺丝成片，所述片构造且定尺寸为用于包裹在所述连接部位周围的管状生物结构；并且其中所述片构造成具有用于俘获炎性细胞并且在允许营养物供应的同时防止炎性细胞渗透至所述连接部位的孔径。2.如权利要求1所述的设备，还包括约50μm至500μm厚的所述片。3.如权利要求1所述的设备，还包括约100μm厚的所述片。4.如权利要求1所述的设备，还包括约0.5-25μm的所述孔径。5.如权利要求1所述的设备，其中所述生物相容性材料包括选自由聚己酸内酯、聚交酯或聚乙交酯组成的组中的一种。6.如权利要求1所述的设备，其中所述生物相容性材料包括聚己酸内酯和胶原的聚合物共混物。7.如权利要求1所述的设备，还包括具有约100nm至10μm的直径的所述纳米纤维的每一种。8.如权利要求1所述的设备，其中所述纳米纤维通过静电纺丝法形成。9.如权利要求8所述的设备，其中注射器的针具有约27的规格、在电压源与导电材料之间的约6cm的距离、来自所述电压源的约7.5kV的外加电压、以及来自所述注射器的溶液的约0.75mL/h的流量。10.一种用于形成用于促进在管状生物结构之间的连接部位处的愈合的设备的方法，所述方法包括：用包含用于形成纳米纤维的生物相容性材料的溶液填充注射器；将电流施加至包含所述生物相容性材料的所述溶液，使得所述溶液扩展成为纤维；在静电纺丝过程中将...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖海布·伊布拉西姆，毛海泉，凯林·克里克，拉塞尔·马丁，杰拉尔德·布兰达彻尔，
申请(专利权)人：约翰霍普金斯大学，
类型：发明
国别省市：美国;US