一种具有神经组织修复活性的聚合物材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种具有神经组织修复活性的聚合物材料及其制备方法和应用，所述聚合物材料是由单唾液酸四己糖神经节苷脂的水解产物与聚乳酸‑羟基乙酸共聚物通过酰胺键连接得到的；所述单唾液酸四己糖神经节苷脂的水解产物如式(Ⅰ)所示。该聚合物材料具有良好的生物相容性、可降解性和力学性能；该聚合物材料使PLGA无需负载多种促修复相关因子即可具有神经修复功能，从而使利用该聚合物材料制备得到的支架体系更为简单，有利于后期临床应用与储存，是一种颇具临床应用前景的生物活性材料。

A kind of polymer material with nerve tissue repairing activity and its preparation and Application

The invention relates to a polymer material with nerve tissue repairing activity and a preparation method and application thereof. The polymer material is obtained by connecting the hydrolysate of monosialotetrahexosylganglioside with the poly (lactic acid \u2011 hydroxyacetic acid) copolymer through an amide bond. The hydrolysate of the monosialotetrahexosylganglioside is shown in formula (I). The polymer material has good biocompatibility, degradability and mechanical properties; the polymer material enables PLGA to have nerve repair function without loading a variety of repair promoting factors, so that the scaffold system prepared by the polymer material is simpler, which is conducive to the later clinical application and storage, and is a kind of bioactive material with great clinical application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种具有神经组织修复活性的聚合物材料及其制备方法和应用
本专利技术属于神经修复
，具体涉及一种聚合物材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种具有神经组织修复活性的聚合物材料及其制备方法和应用。
技术介绍
创伤性脑损伤(Traumaticbraininjury，TBI)通常是指头部在外部机械应力的作用下，对脑组织产生强烈冲击所造成的组织缺损、神经连接断裂以及相应功能丢失。TBI不仅会造成脑组织的结构缺失，亦能在损伤区域形成不利于神经元恢复的继发性损伤微环境。TBI后脑组织的自我修复能力极其有限，TBI治疗已经成为临床治疗的难点。目前，TBI后治疗的主要策略包括神经营养因子治疗、干细胞移植治疗和组织工程方法。活性因子具有显著刺激神经系统愈合和发育的作用，但存在半衰期短，体内环境易失活、流动性差，难在体内难达到有效药物浓度的缺点。而干细胞移植治疗则具有细胞来源有限，移植后死亡率较高，且伴随着诱发免疫抵抗的风险。相比而言，神经组织修复工程支架不仅能模拟细胞外基质为细胞黏附、迁移、生长提供空间结构，填补TBI后脑组织物理缺损，还可以通过装载细胞或活性物质促进损伤组织进一步修复。因此，近年来借助神经修复组织工程支架已成为TBI后组织修复备受关注的重要策略。然而，在神经修复支架上负载细胞和活性因子存在移植细胞存活率不高，以及活性因子易失活，局部浓度不足等问题。颅内组织微环境的稳定性是中枢神经系统发挥正常生理功能的关键，因此组织修复工程支架材料的生物相容性就显得极其重要，但这也使得其材料选择相当有限。常用的组织工程支架材料主要包括天然的和人工合成两大类，其中PLGA是一种使用广泛的人工合成材料，其降解产物是人体细胞代谢产物乳酸和羟基乙酸，具有良好的生物相容性、可降解性和力学性能，现已被FDA批准用于临床，PLGA作为常用的医疗器械已经广泛应用于临床，如组织移植物、手术缝合线、骨组织工程支架和药物递送载体等。但常用神经修复工程支架材料本身缺乏神经修复活性，需通过负载多种促修复相关因子，从而增加了支架体系的复杂性，限制其后期临床应用与储存。单唾液酸四己糖神经节苷脂是一种含唾液酸的神经鞘脂，可以加速受损神经细胞的修复，促进神经细胞的生长和再生，改善神经传导等，主要用于中枢和周围神经系统病症的修复和治疗，被认为是目前临床上治疗脊髓损伤最有效的药物之一。研究发现，GM1可以维持神经细胞膜上酶的活性，调节Ca2+的浓度，维持细胞内外离子浓度平衡；GM1还可以清除自由基，抑制脂质过氧化，减轻兴奋性氨基酸引起的毒性作用；GM1对于神经元还具有保护、修复和再生的作用，促进多种原因引起的中枢神经系统病变的神经元修复，加速组织重构。目前已经有进口注射水针上市，有效成分为单唾液酸四己糖神经节苷脂钠(GM1)。GM1在临床上的使用主要通过外周途径注射给药，尽管外源性GM1具有脂溶性可以穿过血脑屏障，但是药代动力学研究证实，注射入体内后的GM1主要通过肝脏摄取，中枢神经系统内含量很少，只有20％左右进入脑、脊髓等部位发挥作用，而且中枢神经系统中GM1含量要在给药后8-16个小时才达高峰，临床上常加大使用频率以维持所需的药物浓度，极大增加了患者的不良反应和副作用。CN102641281A公开了一种注射用单唾液酸四己糖神经节苷脂钠及其制备方法，主要针对GM1在临床上通过外周途径长时间大剂量反复给药治疗脊髓损伤的问题，该专利技术制备注射用单唾液酸四己糖神经节苷脂钠微球(包含GM1、明胶和PLGA)，以实现药物持续、稳定释放，解决常规制剂带来的血药浓度波动的问题。在GM1研究相关的专利中，CN106309410B公开了一种单唾液酸四己糖神经节苷脂钠缓释胶囊及其制备方法；CN104004801B公开了一种制备单唾液酸四己糖神经节苷脂的方法；CN103087120A公开了单唾液酸四己糖神经节苷脂的制备方法及其应用，上述专利主要集中于GM1的提取、合成和制备等。在PLGA相关的神经修复支架专利中，CN104548203B公开了一种富含胶原蛋白人工神经支架的制备方法，该支架包括支架膜料以及支架膜料包裹的可降解金属丝，所述支架膜料含有胶原蛋白，神经生长因子和PLGA，具有良好的力学性能，生物可降解性和NGF缓释作用；CN109172864A公开了一种雪旺细胞与神经干细胞联合粘连蛋白和壳聚糖涂层的PLGA导管应用于神经修复。以上现有技术并没有解决神经修复支架上负载细胞和活性因子存在的移植细胞存活率不高、活性因子易失活、局部浓度不足、支架体系过于复杂等问题，也没有解决GM1存在的中枢神经系统内有效含量很少的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚合物材料及其制备方法和应用，尤其提供一种具有神经组织修复活性的聚合物材料及其制备方法和应用。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种具有神经组织修复活性的聚合物材料，所述聚合物材料是由单唾液酸四己糖神经节苷脂的水解产物与聚乳酸-羟基乙酸共聚物通过酰胺键连接得到的；所述单唾液酸四己糖神经节苷脂的水解产物如式(Ⅰ)所示：本专利技术将单唾液酸四己糖神经节苷脂(GM1)通过特异性的水解酶鞘糖脂N-去酰基化酶水解其神经酰胺部分的酰胺基团，得到水解产物，该水解产物保留了GM1的亲水性多糖结构，且具有游离的氨基基团，将其与具有活化羧基的PLGA相连，得到了一种新型的聚合物材料。该聚合物材料具有良好的生物相容性、可降解性和力学性能；式(Ⅰ)所示的水解产物与GM1一样具有神经保护作用，还可以减少Aβ淀粉样蛋白的沉积，因此该聚合物材料具有神经修复功能，同时可以有效解决传统外周途径GM1给药药效低的问题；另外，该聚合物材料使PLGA无需负载多种促修复相关因子即可具有神经修复功能，从而使利用聚合物材料制备得到的支架体系更为简单，有利于后期临床应用与储存。研究结果表明：本专利技术所涉及的聚合物材料及其制备得到的工程支架对原代神经元的增殖具有明显的促进作用，并能对损伤后的神经元突起延伸和保护的作用，是一种颇具临床应用前景的生物活性材料。优选地，所述聚合物材料是由单唾液酸四己糖神经节苷脂水解产物的游离氨基与聚乳酸-羟基乙酸共聚物的末端羧基通过酰胺键连接得到的。优选地，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的数均分子量为6.6-10.7kDa，例如6.6kDa、7.0kDa、7.5kDa、8.0kDa、8.5kDa、9.0kDa、10.0kDa或10.7kDa等。所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的数均分子量特定选择为6.6-10.7kDa，聚乳酸-羟基乙酸共聚物的数均分子量是影响本专利技术所述聚合物材料的降解周期和后期静电纺丝效果的关键因素，只有将数值选择在上述范围内，才能更好地平衡好这两方面的关系。优选地，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物中乳酸结构单元与羟基乙酸结构单元的摩尔比为(70-80):(20-30)，例如70:30、72:28、74:26、75:25、78:22或80:20等。通常乳酸结构单元与羟基乙酸结构单元的比例接近时降解较快，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有神经组织修复活性的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料是由单唾液酸四己糖神经节苷脂的水解产物与聚乳酸-羟基乙酸共聚物通过酰胺键连接得到的；所述单唾液酸四己糖神经节苷脂的水解产物如式(Ⅰ)所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种具有神经组织修复活性的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料是由单唾液酸四己糖神经节苷脂的水解产物与聚乳酸-羟基乙酸共聚物通过酰胺键连接得到的；所述单唾液酸四己糖神经节苷脂的水解产物如式(Ⅰ)所示：





2.如权利要求1所述的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料是由单唾液酸四己糖神经节苷脂水解产物的游离氨基端与聚乳酸-羟基乙酸共聚物的末端羧基通过酰胺键连接得到的；
优选地，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的数均分子量为6.6-10.7kDa；
优选地，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物中乳酸结构单元与羟基乙酸结构单元的摩尔比为(70-80):(20-30)。


3.如权利要求1或2所述的聚合物材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将式(Ⅰ)所示的水解产物与聚乳酸-羟基乙酸共聚物进行酰胺缩合反应，即得所述具有神经组织修复活性的聚合物材料。


4.如权利要求3所述的聚合物材料的制备方法，其特征在于，所述水解产物的制备方法包括：将溶于缓冲溶液的单唾液酸四己糖神经节苷脂与鞘糖脂N-去酰基化酶混合，进行反应，离心，将上清液冷冻干燥，得到所述水解产物；
优选地，所述缓冲溶液包括浓度为30-40mM的醋酸钠、质量百分含量为0.3-0.5％的牛磺脱氧胆酸水合物和浓度为90-110mM的氯化钙；
优选地，所述缓冲溶液的pH值为5.5-6.0；
优选地，所述缓冲溶液的pH值用冰醋酸进行调节；
优选地，所述反应的温度为30-40℃；
优选地，所述反应的时间为10-15h；
优选地，所述离心的转速为10000-14000r/min；
优选地，所述离心的时间为3-6min。


5.如权利要求3所述的聚合物材料的制备方法，其特征在于，所述将式(Ⅰ)所示的水解产物与聚乳酸-羟基乙酸共聚物进行酰胺缩合反应的方法包括如下步骤：
(1)将式(Ⅰ)所示的水解产物与聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶于有机溶剂，并加入三丁胺和羟基苯并三唑，进行反应，得到反应液；
(2)将步骤(1)得到的反应液加入预冷蒸馏水，形成胶体状沉淀即所述具有神经组织修复活性的聚合物材料。


6.如权利要求5所述的聚合物材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺；
优选地，步骤(1)所述水解产物与聚乳酸-羟基乙酸共聚物的摩尔比为1:(0.2-0.4)；
优选地，步骤(1)所述所述水解产物与羟基苯并三唑的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐为，王亚州，房飞，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，重庆大学，
类型：发明
国别省市：广东;44