神经导管、制备方法及其应用技术

本申请提供的神经导管，包括依次交替排列的响应单元和导电单元，所述响应单元和导电单元均具有贯通的多孔阵列结构，所述响应单元可产生热或电势梯度，并引导所述导电单元内电子或离子的定向迁移，形成沿所述神经导管的轴向方向的电流，从而在用于神经再生修复时提供可引导轴突伸长的轴向电刺激；并结合贯通多孔阵列结构提供的定向结构指引，共同作用、综合引导神经元轴突的定向伸长，该神经导管结构简单，大大降低了构造难度和手术操作难度，并且可通过无源、无线的外场调控方式实现稳定、可控的轴向电刺激，促进中枢和周围神经损伤的再生修复，对于促进中枢和周围神经损伤的再生修复特别是神经功能重建方面具有重要意义。另外，本申请还提供了一种神经导管的制备方法。本申请还提供了一种神经导管的制备方法。本申请还提供了一种神经导管的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
神经导管、制备方法及其应用


[0001]本申请涉及生物医学
，特别涉及一种神经导管、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]因外伤、疾病或手术导致的神经损伤十分普遍。然而，无论中枢神经还是周围神经，在损伤后均缺乏自主再生修复的能力。如不能在有限的时间窗口内对其进行有效干预治疗，将会因受损部位的神经元凋亡而造成不可逆的神经功能损伤，导致轻则运动、感觉功能下降、重则肢体瘫痪乃至残疾的永久性后果。目前，临床上主要通过神经吻合手术或自体神经移植能方式治疗神经损伤，但这类方法无法用于较大程度神经缺损(缺损距离>3cm)的治疗,并且面临并发症发生风险高等固有弊端。
[0003]近年来，生物材料和组织工程领域的蓬勃发展为构建人工神经导管治疗神经损伤提供了新思路。人工神经导管旨在提供可支持神经再生修复的微环境，以维持神经元活性、引导神经元轴突伸长或支持施旺细胞再髓鞘化。然而，目前人工神经导管在用于较大缺损的神经损伤时仍面临神经功能重建的巨大挑战。研究表明，神经元间通过神经突结构形成的联接是实现神经功能的重要生理基础。因此，有效促进损伤部位的神经元轴突伸长并进而实现细胞间的有效联接是实现神经功能重建的关键。尽管现有通过构建具有取向结构人工神经导管的方法，在引导神经元轴突定向伸长方面取得一定的效果，但通过单一结构因素引导对神经功能重建的促进效果仍然有限。而在神经发育过程中，神经元基于其电活动实现的细胞响应，特别是对其神经突结构取向方向电场的空间响应，对于形成细胞间联接具有重要作用。基于此，现有导电神经导管在促进神经功能重建方面也得到了广泛的关注。但这类导电神经导管仅可提供支持神经元电活动的电活性环境，无法实现对神经元的主动定向电刺激，同样面临促神经元轴突伸长引导作用有限的瓶颈。
[0004]最近研究发现，通过定向电场施以主动的定向电刺激，可显著促进神经元轴突的定向伸长。伊利诺伊大学香槟分校Ralph G.Nuzzo教授领导的研究团队以及清华大学Lan Yin教授领导的研究团队分别通过外源和内置电源构建了可提供沿神经元轴突伸长方向定向电场的神经导管，经在大鼠体内的植入实验证实，可通过此类神经导管基于定向电场施以的轴向电刺激，激活活体内受损部位神经元轴突的定向伸长，从而显著促进神经功能的重建。尽管这种基于轴向电刺激的神经导管在促神经功能重建方面取得了优异的效果，但目前此类神经导管有源、有线的构造和刺激方式显然增加了二次创伤和感染的风险；并且，在稳定、可控提供轴向电刺激方面同样面临挑战。

技术实现思路

[0005]鉴于此，有必要针对现有技术中存在的缺陷提供一种安全性好且稳定可控的轴向电刺激的神经导管及其制备方法。
[0006]为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
[0007]本申请的目的之一，提供了一种神经导管，包括依次交替排列的响应单元和导电
单元，所述响应单元和导电单元均具有贯通的多孔阵列结构，所述响应单元可产生热或电势梯度，并引导所述导电单元内电子或离子的定向迁移，形成沿所述神经导管的轴向方向的电流，所述外场能量包括光或磁场或超声。
[0008]在其中一些实施例中，所述响应单元和导电单元的直径一致，所述直径为200μm
‑
2cm。
[0009]在其中一些实施例中，所述响应单元的厚度为5
‑
300μm，所述导电单元的厚度为100μm
‑
2mm。
[0010]在其中一些实施例中，依次交替排列的所述响应单元和所述导电单元最少交替单元组合为2个所述响应单元和1个所述导电单元的组合。
[0011]在其中一些实施例中，所述贯通的多孔阵列结构的最小孔数量为1个，单个孔直径为50μm
‑
2mm。
[0012]在其中一些实施例中，在外场能量刺激下，所述响应单元可产生热或电势梯度，所述外场能量包括光或磁场或超声。
[0013]在其中一些实施例中，所述响应单元的材质包括：光热材料、磁热材料、光伏材料、压电材料、光热材料复合热电材料、光热材料复合热释电材料、磁热材料复合热电材料、磁热材料复合热释电材料、上转换材料复合光伏材料、光致形变材料复合压电材料中的一种或多种。
[0014]在其中一些实施例中，所述光热材料为以下物质中的至少一种：炭黑、碳纳米管、石墨烯、黑磷、聚多巴胺、金纳米棒、镓铟合金液体金属、MXene基材料。
[0015]在其中一些实施例中，所述磁热材料为以下物质中的至少一种：四氧化三铁、汝铁硼合金、铁、钴、镍、钆。
[0016]在其中一些实施例中，所述光伏材料为以下物质中的至少一种：包括非晶硅、铜铟镓硒薄膜、碲化镉薄膜的薄膜太阳能电池材料，基于二氧化钛及其复合物的染料敏化太阳能电池材料，基于钙钛矿型有机金属卤化物的钙钛矿太阳能电池材料，以及包括聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯及其衍生物和共聚物的有机光伏材料。
[0017]在其中一些实施例中，所述压电材料包括压电晶体或压电陶瓷或聚偏氟乙烯类铁电聚合物或压电聚合物，所述压电晶体包括石英晶体或镓酸锂或锗酸锂或锗酸钛或钽酸锂；所述压电陶瓷包括钛酸钡或锆钛酸铅或偏铌酸铅或铌酸铅钡锂；所述聚偏氟乙烯类铁电聚合物包括聚(偏氟乙烯)或聚(偏氟乙烯
‑
三氟乙烯)[P(VDF
‑
TrFE)共聚物]或聚(偏氟乙烯
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氯氟乙烯)[P(VDF
‑
CFE)共聚物]或聚(偏氟乙烯
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氯化三氟乙烯)[P(VDF
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CTFE)共聚物]或聚(偏氟乙烯
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六氟丙烯)[P(VDF
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HFP)共聚物]或聚(偏氟乙烯
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三氟乙烯
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氯氟乙烯)[P(VDF
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TrFE
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CFE)三聚物]或聚(偏氟乙烯
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三氟乙烯
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氯化三氟乙烯)[P(VDF
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TrFE
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CTFE)三聚物]或聚(偏氟乙烯
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三氟乙烯
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六氟丙烯)[P(VDF
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TrFE
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HFP)三聚物]；所述压电聚合物包括奇数尼龙或聚丙烯腈或亚乙烯基二氰及其共聚物或聚脲或聚苯基氰基醚或聚氯乙烯或聚醋酸乙烯或聚丙烯或聚四氟乙烯。
[0018]在其中一些实施例中，所述光热材料复合热电材料为所述光热材料和下述热电材料中的任意一种组合；其中，所述热电材料包括高分子材料体系及p型髙分子热电材料中至少一种，所述高分子材料体系为下述材料中至少一种：聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚咔唑、聚噻吩、聚对苯乙烯衍生物，所述p型髙分子热电材料为下述材料中至少一种：聚噻吩类、聚乙
炔类、聚苯胺类、聚吡咯类、聚咔唑类、吡咯并吡咯二酮类，其中，所述聚噻吩类包括下述材料中至少一种：无取代聚噻吩PTh、聚(3
‑
己基噻吩)P3HT、聚[2,5<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种神经导管，其特征在于，包括依次交替排列的响应单元和导电单元，所述响应单元和导电单元均具有贯通的多孔阵列结构，所述响应单元可产生热或电势梯度，并引导所述导电单元内电子或离子的定向迁移，形成沿所述神经导管的轴向方向的电流。2.如权利要求1所述的神经导管，其特征在于，所述响应单元和导电单元的直径一致，所述直径为200μm
‑
2cm。3.如权利要求1所述的神经导管，其特征在于，所述响应单元的厚度为5
‑
300μm，所述导电单元的厚度为100μm
‑
2mm。4.如权利要求1或2或3所述基于活性界面的神经导管，其特征在于，依次交替排列的所述响应单元和所述导电单元最少交替单元组合为2个所述响应单元和1个所述导电单元的组合。5.如权利要求1所述的神经导管，其特征在于，所述贯通的多孔阵列结构的最小孔数量为1个，单个孔直径为50μm
‑
2mm。6.如权利要求1所述的神经导管，其特征在于，在外场能量刺激下，所述响应单元可产生热或电势梯度，所述外场能量包括光或磁场或超声。7.如权利要求1所述的神经导管，其特征在于，所述响应单元的材质包括：光热材料、磁热材料、光伏材料、压电材料、光热材料复合热电材料、光热材料复合热释电材料、磁热材料复合热电材料、磁热材料复合热释电材料、上转换材料复合光伏材料、光致形变材料复合压电材料中的一种或多种。8.如权利要求1或7所述的神经导管，其特征在于，所述光热材料为以下物质中的至少一种：炭黑、碳纳米管、石墨烯、黑磷、聚多巴胺、金纳米棒、镓铟合金液体金属、MXene基材料。9.如权利要求1或7所述的神经导管，其特征在于，所述磁热材料为以下物质中的至少一种：四氧化三铁、汝铁硼合金、铁、钴、镍、钆。10.如权利要求1或7所述的神经导管，其特征在于，所述光伏材料为以下物质中的至少一种：包括非晶硅、铜铟镓硒薄膜、碲化镉薄膜的薄膜太阳能电池材料，基于二氧化钛及其复合物的染料敏化太阳能电池材料，基于钙钛矿型有机金属卤化物的钙钛矿太阳能电池材料，以及包括聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯及其衍生物和共聚物的有机光伏材料。11.如权利要求1或7所述的神经导管，其特征在于，所述压电材料包括压电晶体或压电陶瓷或聚偏氟乙烯类铁电聚合物或压电聚合物，所述压电晶体包括石英晶体或镓酸锂或锗酸锂或锗酸钛或钽酸锂；所述压电陶瓷包括钛酸钡或锆钛酸铅或偏铌酸铅或铌酸铅钡锂；所述聚偏氟乙烯类铁电聚合物包括聚(偏氟乙烯)或聚(偏氟乙烯
‑
三氟乙烯)[P(VDF
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TrFE)共聚物]或聚(偏氟乙烯
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氯氟乙烯)[P(VDF
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CFE)共聚物]或聚(偏氟乙烯
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氯化三氟乙烯)[P(VDF
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CTFE)共聚物]或聚(偏氟乙烯
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六氟丙烯)[P(VDF
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HFP)共聚物]或聚(偏氟乙烯
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三氟乙烯
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氯氟乙烯)[P(VDF
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TrFE
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CFE)三聚物]或聚(偏氟乙烯
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三氟乙烯
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氯化三氟乙烯)[P(VDF
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TrFE
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CTFE)三聚物]或聚(偏氟乙烯
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三氟乙烯
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六氟丙烯)[P(VDF
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TrFE
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HFP)三聚物]；所述压电聚合物包括奇数尼龙或聚丙烯腈或亚乙烯基二氰及其共聚物或聚脲或聚苯基氰基醚或聚氯乙烯或聚醋酸乙烯或聚丙烯或聚四氟乙烯。12.如权利要求8所述的神经导管，其特征在于，所述光热材料复合热电材料为所述光热材料和下述热电材料中的任意一种组合；其中，所述热电材料包括高分子材料体系及p型
髙分子热电材料中至少一种，所述高分子材料体系为下述材料中至少一种：聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚咔唑、聚噻吩、聚对苯乙烯衍生物，所述p型髙分子热电材料为下述材料中至少一种：聚噻吩类、聚乙炔类、聚苯胺类、聚吡咯类、聚咔唑类、吡咯并吡咯二酮类，其中，所述聚噻吩类包括下述材料中至少一种：无取代聚噻吩PTh、聚(3
‑
己基噻吩)P3HT、聚[2,5
‑
双(3
‑
十四烷基噻吩
‑2‑
基)噻吩/[3,2
‑
6]噻吩]PBTTT、聚(3，4
‑
乙烯二氧噻吩)PEDOT、PEDOT：Tos、PEDOT：Tof、PEDOT：PSS。13.如权利要求8所述的神经导管，其特征在于，所述光热材料复合热释电材料是所述光热材料和下述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜学敏，王珊珊，赵启龙，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：