一种基于冰模板技术的具有拓扑结构的导电神经导管制造技术

本发明专利技术公开一种基于冰模板技术具有拓扑结构的导电神经导管，属于神经导管技术领域，本发明专利技术基于甲基丙烯酸化明胶及可导电的碳纳米管利用冰模板技术制备具有特殊结构的，可供神经细胞定向再生的神经导管，其中冰模板的定向冻结技术用于对齐结构元素，无论是以三维多孔结构的形式还是作为二维定向表面图案，这是一种非常简单的技术，但是可以生成各种复杂结构，该技术的另一优势是该过程不涉及任何化学反应，从而可以避免与副产物或纯化程序相关的潜在并发症，因此在该实验中选择冰模板技术可以制作出更加安全和方便制作的神经导管，这种技术对于更加广泛地修复神经损伤是很有意义的。的。的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于冰模板技术的具有拓扑结构的导电神经导管


[0001]本专利技术属于神经导管
，具体涉及一种基于冰模板技术具有拓扑结构的导电神经导管。

技术介绍

[0002]周围神经损伤给患者及社会带来了沉重的医疗和经济负担，为了解决神经损伤修复的难题，可以桥接受损神经两端的神经导向导管被提出来。性能优良的神经导管通常能够做到定向诱导神经细胞，提供神经营养因子等功能，从而有效促进神经分化及再生，并且能够在神经元生长和神经突起排列方面有突出的表现。因此良好的生物相容性，可以引导神经沿着导管轴向生长的拓扑结构，可负载一些促神经分化的小分子物质的搭载结构及一定的满足生物体内电环境的导电性能通常都是一个优秀的神经导管所应该具备的特性
[0003]目前关于神经导管的制备技术有很多，如静电纺丝、模板热交联等。静电纺丝可用于模仿无细胞神经移植物的结构，结合微纤维进行引导，结合毛孔进行细胞浸润。用它制备的纳米级超细纤维可以最大程度地模拟生物体细胞的细胞外基质，具有较好的仿生效果，为神经再生提供合适的生长环境，从而有利于细胞的黏附和增殖。研究人员利用一种特殊的静电纺丝装置将平行排列的超细纤维制备成三维结构，这种结构能够最大程度地模拟天然神经的拓扑形貌。利用具有导电性能的石墨烯修饰神经导管同样也可以达到形成拓扑结构引导神经再生的目的。相比于其他的修饰材料，石墨烯由于其优越的导电性能，能够有效促进电信号传导和代谢活动。
[0004]尽管取得了一定进展，现有神经导管还存在以下几类问题：(1)大部分神经导管基于合成高分子材料制备，易与患体产生排异反应，生物相容性有待提高；(2)导管的力学性能与断端神经不匹配，机械强度过低无法承受机体正常活动过程中周围组织的挤压，机械强度过高则有可能对周围组织造成进一步破坏；(3)导管材料的降解周期较长或不可降解，长期植入会引起慢性异物反应，导致瘢痕组织形成，需要二次手术取出，增加了手术风险和患者的痛苦；而导管降解速度过快则会导致周围组织入侵管腔阻碍轴突再生；(4)导管制备流程较为复杂，通常涉及到复杂精密仪器的使用操作，且制备时间较长，难以批量生产，不具备可推广性；(5)无法针对不同患者个性化地定制神经导管的相关形貌及尺寸参数。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于冰模板技术具有拓扑结构的导电神经导管。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于冰模板技术具有拓扑结构的导电神经导管的制备方法，包括以下步骤：
[0008]通过将甲基丙烯酸化明胶和低分子肽结合到混合溶液，并在混合溶液中掺杂碳纳米管得到导电水凝胶前驱体溶液；
[0009]利用内径不同的双层玻璃毛细管制成夹层导管灌注模具，将其置于冰台上并在夹
层中加入导电水凝胶前驱体溶液，在双层玻璃毛细管外加装隔热保温的海绵装置，对溶液进行交联固化，得到具有拓扑结构的神经导管；
[0010]进一步的，所述通过将甲基丙烯酸化明胶和低分子肽结合，并在其中掺杂碳纳米管得到导电水凝胶前驱体溶液的具体步骤为：
[0011]配置10wt％的甲基丙烯酸化明胶水凝胶前驱体溶液，取甲基丙烯酸化明胶水凝胶前驱体溶液加入低分子肽中并继续溶解得到混合溶液，在混合溶液中加入光引发剂并且锡纸避光超声混合均匀备用，在混合均匀的溶液中加入碳纳米管继续锡纸避光超声混合均匀。
[0012]进一步的，所述低分子肽其分子量为2000Da。
[0013]进一步的，所述内径不同的双层玻璃毛细管，具体为内层玻璃毛细管外径3.6mm，外层玻璃毛细管内径4.4mm。
[0014]进一步的，所述对溶液进行交联固化，具体为使用紫外灯照射导管。
[0015]所述的制备方法在制备神经导管中的应用。
[0016]一种神经导管，所述神经导管包括甲基丙烯酸化明胶、低分子肽、碳纳米管，且所述神经导管具有拓扑结构。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]采用甲基丙烯酸化明胶(GelMA)水凝胶这一生物材料作为神经导管的基底材料，首先，GelMA凝胶对于生物体来说具有优良的生物相容性；其次，它能够短时间在生物体内降解掉，且成本低廉易于获得；然后，GelMA在材料成型方面具有天然的技术优势；在加入适当的光引发剂的情况下，便可以利用紫外线(UV)照射材料数十秒左右光激活触发交联过程；并且，利用GelMA制备的神经导管能够在正常生理温度下具有形状的保真度和稳定性，能够保持足够的韧性以保证在生物体内的正常工作。
[0019]在GelMA中掺杂碳纳米管(CNTS)，能够有效增强神经导管的导电性能，在生物体内实现高效率的电刺激，使用冰模板技术这一技术可以实现简单和快速的方法重排列GelMA水凝胶中的CNTS。产生的CNTS对齐的GelMA水凝胶能够相较于CNTS随机分布的GelMA水凝胶具有更加优越的各向异性的电导率和机械性能。形态和材料特性上的优越性都足以支撑其成为合格的神经导管的基底材料；
[0020]采用冰模板技术制备神经导管，它的定向冻结技术用于对齐各种结构元素，形成二维或者三维的多孔定向结构，这是一种非常简单的纯物理技术，但是可以形成各种非常复杂的结构，并且在整个结构形成的过程中不涉及任何化学反应，从而避免了与副产物或纯化程序相关的潜在并发症，大大简化制备流程，节约制备时间；
[0021]掺杂神经生长因子(NGF)，通过提前浸泡NGF使得神经导管能够在生物体内缓释，从而促进神经因子分化，有助于神经再生；
[0022]可以通过调节双层毛细管的直径匹配不同患者患处的神经直径，通过控制半导体制冰平台的温度也可以在导管内壁形成间隙可调的拓扑结构匹配不同的病例。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来
讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术制备及修复流程图，其中(a)为基于冰模板技术的导电神经导管的制备流程；(b)为在大鼠体内缝合神经导管达到坐骨神经修复的过程。；
[0025]图2是本专利技术利用冰模板制备内壁具有拓扑结构的外层神经导管的微观示意图；
[0026]图3是本专利技术有/无拓扑结构的SEM图像，其中实线框内为无拓扑结构图像，虚线框内为有拓扑结构图像；
[0027]图4是本专利技术不同CNTs浓度下材料的SEM图，从左往右CNTs浓度依次为(a)0mg/mL，(b)10mg/mL，(c)20mg/mL，(d)30mg/mL，(e)40mg/mL，(f)50mg/mL，(g)60mg/mL，(h)神经导管截面图；
[0028]图5是本专利技术统计图，其中(a)为不同CNTs浓度下的电阻统计，(b)为最适CNTs浓度40mg/mL的拓扑结构间隙统计，(c)为最适CNTs浓度40mg/mL的拓扑结构取向统计；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于冰模板技术具有拓扑结构的导电神经导管的制备方法：其特征更在于，包括以下步骤：通过将甲基丙烯酸化明胶和低分子肽结合到混合溶液，并在混合溶液中掺杂碳纳米管得到导电水凝胶前驱体溶液；利用内径不同的双层玻璃毛细管制成夹层导管灌注模具，将其置于冰台上并在夹层中加入导电水凝胶前驱体溶液，在双层玻璃毛细管外加装隔热保温的海绵装置，对溶液进行交联固化，得到具有拓扑结构的神经导管。2.根据权利要求1所述的一种基于冰模板技术具有拓扑结构的导电神经导管的制备方法，其特征在于，所述通过将甲基丙烯酸化明胶和低分子肽结合，并在其中掺杂碳纳米管得到导电水凝胶前驱体溶液的具体步骤为：配置10wt％的甲基丙烯酸化明胶水凝胶前驱体溶液，取甲基丙烯酸化明胶水凝胶前驱体溶液加入低分子肽中并继续溶解得到混合溶液，在混合溶液中加入光引发剂并且锡纸避光超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴人杰，赵远锦，王开晨，张慧，许冬雨，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：