本發(fā)明屬于醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷已成為臨床案例中的常見(jiàn)現(xiàn)象，其中脊髓損傷導(dǎo)致的身體功能性的缺失給患者帶來(lái)較大的傷害，也給社會(huì)帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。脊髓損傷的治療一直是一個(gè)世界性的難題，目前臨床上使用的自體神經(jīng)移植物的治療手段對(duì)脊髓損傷的療效非常有限，迫切需要研發(fā)出新的更為有效的治療手段，因此，組織工程技術(shù)修復(fù)脊髓損傷成為神經(jīng)科學(xué)的前沿課題之一。殼聚糖作為一種天然高分子，其生物相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注，被應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工、化妝品、水處理、金屬提取及回收、生化和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域。聚乙二醇（peg）是一種用途極為廣泛的聚醚高分子化合物，它可用于醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品、化工等眾多領(lǐng)域，具有親水性、無(wú)毒性和免疫學(xué)惰性，被fda批準(zhǔn)成為體內(nèi)注射用高分子。利用含聚乙二醇的兩親性共聚物在醫(yī)用高分子材料表面吸附、截留和接枝，可改善與血液接觸的醫(yī)用高分子材料的生物相容性。明膠是非常重要的天然生物高分子材料之一，是膠原的部分水解產(chǎn)物，價(jià)廉易得，具有良好的生物相容性和可降解性，已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥及化工產(chǎn)業(yè)。雖然殼聚糖、聚乙二醇和明膠具備上述各優(yōu)點(diǎn)，但目前將殼聚糖、聚乙二醇和明膠的混合物或聚合物用于制備脊髓支架鮮見(jiàn)報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架及其制備方法，材料價(jià)格低廉，制備方法簡(jiǎn)單易于操作，避免使用交聯(lián)劑產(chǎn)生的細(xì)胞毒副作用，生物相容性好，適用于脊髓組織細(xì)胞附著，體內(nèi)易于代謝。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架，每100ml的脊髓支架制備溶液中含有如下組分：殼聚糖0.45~4g、2%醋酸溶液10~50ml、10%明膠溶液1~20ml、聚乙二醇20000.1~5g、以及將上述原料的混合液中和至中性的10%氫氧化鈉溶液。進(jìn)一步，每100ml脊髓支架的制備溶液中含有如下組分：殼聚糖1~2.5g、2%醋酸溶液20~40ml、10%明膠溶液5~15ml、聚乙二醇20001~3g、以及將上述原料的混合液中和至中性的10%氫氧化鈉溶液。優(yōu)選的，每100ml脊髓支架的制備溶液中含有如下組分：殼聚糖1.8g、2%醋酸溶液32ml、10%明膠溶液8ml、聚乙二醇20001.8g、以及將上述原料的混合液中和至中性的10%氫氧化鈉溶液。其中，所述2%醋酸溶液由純水中加入醋酸配制而成，所述醋酸和純水的體積百分比為1:49，可以用31.36ml純水加入0.64ml醋酸配制。其中，所述10%明膠溶液由明膠和純水配制而成，所述明膠和純水的質(zhì)量百分比為1:9，可以用2g明膠加入18ml純水配制。其中，所述10%氫氧化鈉溶液由氫氧化鈉和純水配制而成，所述氫氧化鈉和純水的質(zhì)量百分比為1:9，可以用10g氫氧化鈉加入90ml純水中溶解配制。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種上述的分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架的制備方法，包括如下步驟：（1）制備殼聚糖-醋酸溶液：取配方量的殼聚糖溶解于2%醋酸溶液中，靜置過(guò)夜，使其完全溶解；（2）稱(chēng)取配方量的10%明膠溶液，將10%明膠溶液緩慢倒入步驟（1）制備的殼聚糖-醋酸溶液中，玻璃棒充分?jǐn)嚢枞芙?；?）稱(chēng)取配方量的聚乙二醇2000，加入步驟（2）所得混合液中，攪拌，使其充分溶解；（4）利用5ml注射器吸取步驟（3）的脊髓支架制備溶液，注射到分區(qū)式組織工程脊髓模具中，固定好含脊髓支架制備液的前期脊髓模具，平放在玻璃大皿中，置于冰箱，冷凍；（5）取出步驟（4）冰箱內(nèi)的前期脊髓模具，退去前期脊髓模具的外層，形成包裹內(nèi)芯的后期脊髓模具，將后期脊髓模具輕輕放入含有10%氫氧化鈉溶液的玻璃大皿中，中和，用純水清洗至中性；（6）用鑷子把步驟（5）中清洗至中性的后期脊髓模具夾入凍干瓶中，蓋好瓶塞，水平放入冰箱，冷凍；（7）取出步驟（6）中冷凍后的凍干瓶，利用冷凍干燥機(jī)將凍干瓶完全凍干后，自冷凍干燥機(jī)上取下凍干瓶，并取出后期脊髓模具，小心退去后期脊髓模具的內(nèi)芯，得到分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架；（8）將制備好的分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架放入到密封袋中，標(biāo)記好名稱(chēng)和制備時(shí)間，于陰涼、干燥處長(zhǎng)期保存，使用前取出脊髓支架用co60照射、消毒，備用。優(yōu)選的，上述分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架的制備方法，包括如下步驟：(1)′制備殼聚糖-醋酸溶液：1.8g殼聚糖溶解于32ml的2%醋酸溶液中，靜置過(guò)夜，使其完全溶解；(2)′稱(chēng)取8ml的10%明膠溶液，將10%明膠溶液緩慢倒入步驟(1)′制備的殼聚糖-醋酸溶液中，玻璃棒充分?jǐn)嚢枞芙猓?3)′稱(chēng)取1.8g的聚乙二醇2000，加入步驟(2)′所得混合液中，65°c超聲攪拌0.5h，使其充分溶解；(4)′利用5ml注射器吸取1ml步驟(3)′的脊髓支架制備溶液，注射到分區(qū)式組織工程脊髓模具中，固定好含脊髓支架制備液的前期脊髓模具，平放在玻璃大皿中，置于冰箱內(nèi)，-20℃冷凍2.5h；(5)′取出步驟(4)′冰箱內(nèi)的前期脊髓模具，退去前期脊髓模具的外層，形成包裹內(nèi)芯的后期脊髓模具，將后期脊髓模具輕輕放入含有10%氫氧化鈉溶液的玻璃大皿中，中和2h后，用純水清洗后期脊髓模具15min，洗滌8次，至ph試紙檢測(cè)浸洗后的水為中性；(6)′用鑷子把步驟(5)′中清洗至中性的后期脊髓模具夾入凍干瓶中，蓋好瓶塞，水平放入冰箱，-20℃冷凍2h；(7)′打開(kāi)冷凍干燥機(jī)，接通冷凍干燥機(jī)與真空泵，待冷凍干燥機(jī)內(nèi)溫度降至-40℃以下、真空降至0.02pa時(shí)，將步驟(6)′中凍干瓶移到冷凍干燥機(jī)內(nèi)，凍干1h，待凍干瓶完全凍干后，取下凍干瓶并取出后期脊髓模具，小心退去后期脊髓模具的內(nèi)芯，得到分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架；(8)′將制備好的分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架放入到密封袋中，標(biāo)記好名稱(chēng)和制備時(shí)間，于陰涼、干燥處長(zhǎng)期保存，使用前取出脊髓支架用co60照射、消毒，備用。其中，所述分區(qū)式組織工程脊髓模具包括模具外殼、2個(gè)模具內(nèi)芯、蝴蝶狀內(nèi)芯和3根導(dǎo)管，所述模具外殼內(nèi)設(shè)有貫穿其軸向的模腔，所述模具內(nèi)芯上設(shè)有蝴蝶狀內(nèi)芯定位孔和3個(gè)導(dǎo)管定位孔，兩所述模具內(nèi)芯分別插裝于模腔的兩端，且模具內(nèi)芯的外柱面與模腔的內(nèi)環(huán)面密封觸接，兩所述模具內(nèi)芯在模腔軸向上間隔設(shè)置且兩者之間為脊髓支架形成空間，所述蝴蝶狀內(nèi)芯的兩端分別插設(shè)于兩模具內(nèi)芯上的蝴蝶狀內(nèi)芯定位孔內(nèi)，3根所述導(dǎo)管貫穿兩模具內(nèi)芯的導(dǎo)管定位孔。本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：本發(fā)明采用物理混合方法制備殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架，材料價(jià)格低廉，制備方法簡(jiǎn)單、易操作，避免使用交聯(lián)劑產(chǎn)生的細(xì)胞毒副作用，生物相容性好，適用于脊髓組織細(xì)胞附著，體內(nèi)易于代謝。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明制備的殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架的掃描電鏡圖；圖2為本發(fā)明使用的分區(qū)式組織工程脊髓的結(jié)構(gòu)分解圖；圖3為本發(fā)明中模具內(nèi)芯組裝至模腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明使用的分區(qū)式組織工程脊髓的的模具外殼的俯視放大圖；圖5為本發(fā)明使用的分區(qū)式組織工程脊髓的的模具內(nèi)芯的俯視放大圖；圖6為本發(fā)明使用的分區(qū)式組織工程脊髓的的蝴蝶狀內(nèi)芯的俯視放大圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、模具外殼；10、模腔；2、模具內(nèi)芯；20、蝴蝶狀內(nèi)芯定位孔；21、導(dǎo)管定位孔；3、蝴蝶狀內(nèi)芯；4、導(dǎo)管。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供一種分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架，每100ml的脊髓支架制備溶液中含有如下組分：殼聚糖0.45~4g、2%醋酸溶液10~50ml、10%明膠溶液1~20ml、聚乙二醇20000.1~5g、以及將上述原料的混合液中和至中性的10%氫氧化鈉溶液。上述的分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架的制備方法包括如下步驟：（1）制備殼聚糖-醋酸溶液：取配方量的殼聚糖溶解于2%醋酸溶液中，靜置過(guò)夜，使其完全溶解；（2）稱(chēng)取配方量的10%明膠溶液，將10%明膠溶液緩慢倒入步驟（1）制備的殼聚糖-醋酸溶液中，玻璃棒充分?jǐn)嚢枞芙?；?）稱(chēng)取配方量的聚乙二醇2000，加入步驟（2）所得混合液中，攪拌，使其充分溶解；（4）利用5ml注射器吸取步驟（3）的脊髓支架制備溶液，注射到分區(qū)式組織工程脊髓模具中，固定好含脊髓支架制備液的前期脊髓模具，平放在玻璃大皿中，置于冰箱，-20℃冷凍；（5）取出步驟（4）冰箱內(nèi)的前期脊髓模具，退去前期脊髓模具的外層，形成包裹內(nèi)芯的后期脊髓模具，將后期脊髓模具輕輕放入含有10%氫氧化鈉溶液的玻璃大皿中，中和，用純水清洗至中性；（6）用鑷子把步驟（5）中清洗至中性的后期脊髓模具夾入凍干瓶中，蓋好瓶塞，水平放入冰箱，-20℃冷凍；（7）取出步驟（6）中冷凍后的凍干瓶，利用冷凍干燥機(jī)將凍干瓶完全凍干后，自冷凍干燥機(jī)上取下凍干瓶，并取出后期脊髓模具，小心退去后期脊髓模具的內(nèi)芯，得到分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架；（8）將制備好的分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架放入到密封袋中，標(biāo)記好名稱(chēng)和制備時(shí)間，于陰涼、干燥處長(zhǎng)期保存，使用前取出脊髓支架用co60照射、消毒，備用。其中，所述分區(qū)式組織工程脊髓模具結(jié)構(gòu)如圖2~6所示，包括模具外殼1、2個(gè)模具內(nèi)芯2、蝴蝶狀內(nèi)芯3和3根導(dǎo)管4，所述模具外殼1內(nèi)設(shè)有貫穿其軸向的模腔10，所述模具內(nèi)芯2上設(shè)有蝴蝶狀內(nèi)芯定位孔20和3個(gè)導(dǎo)管定位孔21，兩所述模具內(nèi)芯2分別插裝于模腔10的兩端，且模具內(nèi)芯2的外柱面與模腔10的內(nèi)環(huán)面密封觸接，兩所述模具內(nèi)芯2在模腔10軸向上間隔設(shè)置且兩者之間為脊髓支架形成空間，所述蝴蝶狀內(nèi)芯3的兩端分別插設(shè)于兩模具內(nèi)芯2上的蝴蝶狀內(nèi)芯定位孔20內(nèi)，3根所述導(dǎo)管4貫穿兩模具內(nèi)芯2的導(dǎo)管定位孔21。利用上述的分區(qū)式組織工程脊髓模具制備分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架時(shí)，先將蝴蝶狀內(nèi)芯和3根導(dǎo)管插裝到其中一個(gè)模具內(nèi)芯中，然后將該模具內(nèi)芯插至模腔的一端，自模腔的另一端注入分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架制備溶液，然后將另一個(gè)模具內(nèi)芯自模腔另一端插入，兩模具內(nèi)芯擠壓兩者之間的分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架制備溶液，成型分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架。按照上述的制備方法具體制備下述3份樣品，并對(duì)3份樣品的孔隙率和力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行比較，3份樣品的組分值和各實(shí)驗(yàn)參數(shù)是目前實(shí)驗(yàn)條件下的較優(yōu)組合，但不是限定本發(fā)明保護(hù)范圍的唯一組合。樣品g1的制備：(1)′制備殼聚糖-醋酸溶液：1.8g殼聚糖溶解于32ml的2%醋酸溶液中，靜置過(guò)夜，使其完全溶解；(2)′稱(chēng)取8ml的10%明膠溶液，將10%明膠溶液緩慢倒入步驟(1)′制備的殼聚糖-醋酸溶液中，玻璃棒充分?jǐn)嚢枞芙猓?3)′稱(chēng)取1.8g的聚乙二醇2000，加入步驟(2)′所得混合液中，65°c超聲攪拌0.5h，使其充分溶解；(4)′利用5ml注射器吸取1ml步驟(3)′的脊髓支架制備溶液，注射到分區(qū)式組織工程脊髓模具中，固定好含脊髓支架制備液的前期脊髓模具，平放在玻璃大皿中，置于冰箱內(nèi)，-20℃冷凍2.5h；(5)′取出步驟(4)′冰箱內(nèi)的前期脊髓模具，退去前期脊髓模具的外層，形成包裹內(nèi)芯的后期脊髓模具，將后期脊髓模具輕輕放入含有10%氫氧化鈉溶液的玻璃大皿中，中和2h后，用純水清洗后期脊髓模具15min，洗滌8次，至ph試紙檢測(cè)浸洗后的水為中性；(6)′用鑷子把步驟(5)′中清洗至中性的后期脊髓模具夾入凍干瓶中，蓋好瓶塞，水平放入冰箱，-20℃冷凍2h；(7)′打開(kāi)冷凍干燥機(jī)，接通冷凍干燥機(jī)與真空泵，待冷凍干燥機(jī)內(nèi)溫度降至-40℃以下、真空降至0.02pa時(shí)，將步驟(6)′中凍干瓶移到冷凍干燥機(jī)內(nèi)，凍干1h，待凍干瓶完全凍干后，取下凍干瓶并取出后期脊髓模具，小心退去后期脊髓模具的內(nèi)芯，得到分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架；(8)′將制備好的分區(qū)式殼聚糖-明膠-聚乙二醇脊髓支架放入到密封袋中，標(biāo)記好名稱(chēng)和制備時(shí)間，于陰涼、干燥處長(zhǎng)期保存，使用前取出脊髓支架用co60照射、消毒，備用。樣品g2和g3除部分組分含量不同外，其余實(shí)施過(guò)程同樣品g1，樣品g2和g3的組方含量如下表一。表一：分別對(duì)樣品g1、g2、g3進(jìn)行孔隙率和拉力荷重檢測(cè)，結(jié)果如表二。表二：組別孔隙率最大荷重g1>60%7.141ng2<50%3.406ng3<40%(成型不好)1.514n由表二可知：樣品g1組方制備的脊髓支架具有很好的孔隙率和力學(xué)強(qiáng)度，較好的滿(mǎn)足細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞產(chǎn)物研究領(lǐng)域的要求，是研究組織工程的良好脊髓支架。本發(fā)明的有益效果是：（1）本發(fā)明所述的配方原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，具有醫(yī)用高分子材料表面吸附、截留和接枝功能。（2）本發(fā)明所述的配方所制備的脊髓支架無(wú)毒性和免疫學(xué)惰性，改善與血液接觸的醫(yī)用高分子材料的生物相容性。（3）本發(fā)明所述配方通過(guò)分區(qū)式組織工程脊髓（ptts）模具制備的脊髓支架具有孔隙結(jié)構(gòu)，空隙率大于60%。（4）本發(fā)明所述方法通過(guò)分區(qū)式模具制備獲得的支架能起到正確引導(dǎo)作用，使脊髓灰質(zhì)與白質(zhì)及白質(zhì)內(nèi)上行纖維束和下行纖維束彼此分在不同區(qū)域中生長(zhǎng)的分區(qū)式組織工程脊髓。（5）本發(fā)明所述制備方法獲得的脊髓支架具有很好的力學(xué)強(qiáng)度，最大荷重為7.141n。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12