本發(fā)明涉及一種用于神經(jīng)修復(fù)的木質(zhì)素靜電紡絲材料及其制備方法，屬于醫(yī)學(xué)和神經(jīng)修復(fù)。

背景技術(shù)：

1、周圍神經(jīng)損傷主要是由于各種原因引起受該神經(jīng)支配的區(qū)域出現(xiàn)感覺障礙、運(yùn)動(dòng)障礙和營(yíng)養(yǎng)障礙。周圍神經(jīng)是指中樞神經(jīng)(腦和脊髓)以外的神經(jīng)。神經(jīng)缺損是周圍神經(jīng)損傷中最為嚴(yán)重的一種，采用生物親和材料制備神經(jīng)引導(dǎo)導(dǎo)管(ngcs)用于神經(jīng)缺損修復(fù)已經(jīng)成為基礎(chǔ)臨床研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。人工神經(jīng)導(dǎo)管的材料大致可以劃分為：不可降解材料，降解材料和生物基衍生材料。天然材料雖然具有較好的生物相容性并且無(wú)毒作用，但降解速度過(guò)快并且力學(xué)性能不夠理想，例如海藻酸鈉凝膠可制作成神經(jīng)導(dǎo)管，能有效促進(jìn)神經(jīng)再生和功能恢復(fù)，但其機(jī)械強(qiáng)度低，容易破碎，且其低彈性模量無(wú)法提供足夠的剛性支撐。而人工合成高分子材料雖然化學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但難以在體內(nèi)降解，例如將磁電納米顆粒fe3o4@batio3融入水凝膠支架，可提供無(wú)線電刺激以促進(jìn)脊髓神經(jīng)生成，但此時(shí)batio3納米顆粒不可生物降解，可能會(huì)引起機(jī)體損傷。因此，尋找具有良好支撐性并可用于神經(jīng)修復(fù)的生物材料制備神經(jīng)導(dǎo)管支架是治療神經(jīng)缺損的重要方法。

2、木質(zhì)素具有良好的生物相容性、促成骨性和抗菌性，是一種理想的可再生生物質(zhì)材料。目前關(guān)于本質(zhì)素的提取與應(yīng)用，特別是木質(zhì)素纖維的制備及其在生物醫(yī)學(xué)和碳纖維制備中的應(yīng)用研究已得到越來(lái)越多的關(guān)注。近年來(lái)，木質(zhì)素納米纖維在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用研究引起了研究者的更多興趣。liang等人利用靜電紡絲技術(shù)制備了一種聚己內(nèi)酯接枝木質(zhì)素納米纖維共聚物。本質(zhì)素提供固有的抗氧化活性，而pcl則提供機(jī)械性能。在過(guò)氧化氫刺激的人軟骨細(xì)胞和免骨關(guān)節(jié)炎模型中，電紡絲pcl-木質(zhì)素納米纖維顯示出良好的抗氧化活性、低細(xì)胞毒性和抗炎作用。kai等人以術(shù)質(zhì)素和聚乳酸(pla)為原料進(jìn)行開環(huán)聚合得到共聚物，進(jìn)而plla混紡，制備了plla/pla-木質(zhì)素復(fù)合納米纖維。這種復(fù)合纖維表現(xiàn)出十分優(yōu)異的抗氧化能力和生物相容性，pci2、人體真皮成纖細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞等三種細(xì)胞均在纖維上表現(xiàn)出很好的增殖能力。隨后，該課題組采用類似的辦法將聚己內(nèi)酯和乳酸的共聚物與木質(zhì)素混合進(jìn)行靜電紡絲，制備了pcu7木質(zhì)素復(fù)合納米纖維。這種納米纖維同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性能和生物相容性。

3、然而木質(zhì)素用于制備神經(jīng)修復(fù)導(dǎo)管會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)，包括：1)加工成型困難，天然木質(zhì)素通常呈粉末狀，溶解性差，難以直接加工成具有特定形狀和結(jié)構(gòu)的生物材料，例如神經(jīng)導(dǎo)管、支架等。傳統(tǒng)的塑料加工方法(如注塑、擠出)難以直接應(yīng)用于木質(zhì)素；2)可塑性不足，木質(zhì)素本身較為剛硬，缺乏良好的可塑性和柔韌性，難以滿足神經(jīng)修復(fù)生物材料對(duì)柔軟性和彈性的要求，尤其是在需要與神經(jīng)組織良好匹配的情況下。

4、因此將木質(zhì)素用于神經(jīng)修復(fù)的生物材料需要克服的技術(shù)難點(diǎn)在于需要開發(fā)新的木質(zhì)素加工成型技術(shù)，例如溶解和改性技術(shù)，尋找合適的溶劑或改性方法；提高木質(zhì)素的溶解性和可加工性，例如化學(xué)改性、物理改性等；探索適用于木質(zhì)素的新型成型方法，例如靜電紡絲、冷凍干燥等，以制備具有特定結(jié)構(gòu)和功能的生物材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于神經(jīng)修復(fù)的木質(zhì)素靜電紡絲材料及其制備方法；配制含一定比例木質(zhì)素的溶液并通過(guò)靜電紡絲制成的紡絲材料則具有良好的力學(xué)性能，采用木質(zhì)素基靜電紡絲材料制作神經(jīng)導(dǎo)管，可以很好地滿足神經(jīng)修復(fù)對(duì)生物材料的要求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種木質(zhì)素靜電紡絲材料的制備方法，所述制備方法包括：以堿性木質(zhì)素為紡絲原料，聚丙烯腈(pan)為助紡劑，n，n-二甲基甲酰胺(dmf)為溶劑，配制木質(zhì)素/pan混合紡絲溶液；將混合紡絲溶液轉(zhuǎn)移至注射器中，通過(guò)靜電紡絲制備得到木質(zhì)素靜電紡絲材料；其中，堿性木質(zhì)素與聚丙烯腈的質(zhì)量比為6：4。

3、優(yōu)選地，所述混合紡絲溶液中堿性木質(zhì)素和聚丙烯腈的質(zhì)量總和與溶劑n，n-二甲基甲酰胺的比例為8～12g：100ml。

4、優(yōu)選地，所述混合紡絲溶液的配制方法包括：首先，將聚丙烯腈加入到n，n-二甲基甲酰胺中，在40-60℃、400-600r?min-1的恒溫?cái)嚢钘l件下攪拌溶解得到均勻混合溶液；然后，加入堿性木質(zhì)素，在30-50℃、400?-600r?min-1條件下攪拌1-3h后，再超聲分散30?-90min，制得木質(zhì)素/pan混合紡絲溶液。

5、優(yōu)選地，所述靜電紡絲的條件為：電紡電壓10-20kv；推進(jìn)泵的推流速度0.5ml/h-1-2ml/h-1；噴絲頭與接收裝置之間的距離10?-25cm；滾筒的轉(zhuǎn)速400-600rpm；接收基底為鋁箔基底。

6、本發(fā)明還提供了上述制備方法制備所得的木質(zhì)素靜電紡絲材料在制備用于神經(jīng)修復(fù)的產(chǎn)品中的應(yīng)用。

7、目前ngcs研究的所有策略中，材料選擇較為局限，且無(wú)法同時(shí)滿足良好的生物相容性和較好的力學(xué)性能。因此本發(fā)明采用生物質(zhì)(木質(zhì)素)和助紡劑pan作為導(dǎo)管制備材料，并結(jié)合靜電紡絲技術(shù)，首次構(gòu)建木質(zhì)素(生物質(zhì))與pan(合成高分子)的復(fù)合紡絲體系，突破木質(zhì)素單獨(dú)紡絲的技術(shù)瓶頸，pan的高強(qiáng)度和高模量可以顯著提高木質(zhì)素基纖維的機(jī)械性能；并通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化木質(zhì)素和pan的比例(6:4)，找到最佳的力學(xué)性能、生物相容性和降解速率平衡點(diǎn)；本發(fā)明綜合了物化性能和生物相容性等重要因素，同時(shí)克服了天然材料降解快、力學(xué)性能不理想，和人工高分子材料難降解、生物相容性低的缺點(diǎn)。

8、本發(fā)明方案中是以聚丙烯腈(pan)為助紡劑，與現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的復(fù)合材料的區(qū)別在于——助紡劑的選擇和作用機(jī)制不同：現(xiàn)有文獻(xiàn)常用天然或生物降解性合成聚合物，側(cè)重生物相容性和降解性；本發(fā)明使用pan，更側(cè)重于利用pan優(yōu)異的紡絲性能和機(jī)械強(qiáng)度，以及其可改性性，來(lái)提升復(fù)合材料的整體性能。性能側(cè)重點(diǎn)不同：現(xiàn)有文獻(xiàn)更側(cè)重生物相容性和易制備性；本發(fā)明更側(cè)重于材料的機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、功能可調(diào)控性和纖維結(jié)構(gòu)的精細(xì)控制，以滿足神經(jīng)修復(fù)領(lǐng)域的特定需求。本發(fā)明應(yīng)用場(chǎng)景聚焦于神經(jīng)修復(fù)領(lǐng)域，對(duì)材料性能有更明確和更高的要求。

9、常規(guī)靜電紡絲技術(shù)可以賜予導(dǎo)管一定的機(jī)械性能，但本發(fā)明以木質(zhì)素：pan＝6：4的質(zhì)量比制備出的神經(jīng)導(dǎo)管支架，在生物相容性和力學(xué)性能方面均表現(xiàn)出優(yōu)異的特點(diǎn)。同時(shí)，使用pan作為助紡劑可以增加紡絲的機(jī)械性能。另外，本發(fā)明中采用的實(shí)驗(yàn)條件有利于優(yōu)化紡絲的機(jī)械和力學(xué)性能。pan溶解條件(50-70℃，400-600rpm，30-90min)能控制分子鏈解纏結(jié)度，溶液粘度穩(wěn)定在150-200cp范圍，增強(qiáng)基體韌性。木質(zhì)素混合條件(30-50℃，400-600rpm，1-3h)，超聲分散(30-90min)，溫度低于pan玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，保持分子鏈剛性，并可以有效地分散木質(zhì)素顆粒，避免團(tuán)聚現(xiàn)象，有助于提高纖維的均勻性和強(qiáng)度。在靜電紡絲中，過(guò)高的電紡電壓可能導(dǎo)致纖維直徑不均勻或產(chǎn)生串珠結(jié)構(gòu)，而過(guò)低的電紡電壓則易導(dǎo)致溶液滴落或纖維斷裂；本發(fā)明經(jīng)過(guò)多次嘗試采用合適的電紡電壓(10-20kv)制備得到了較細(xì)的纖維且直徑均勻，較細(xì)的直徑賦予纖維較大的比表面積和較好的力學(xué)性能。推進(jìn)泵的推流速度直接影響纖維的形成速率和直徑。適當(dāng)?shù)耐屏魉俣?0.5ml/h-1至2ml/h-1)可以確保纖維的均勻性和連續(xù)性，從而提高材料的強(qiáng)度和韌性。噴絲頭與接收裝置之間的距離會(huì)影響纖維的干燥和固化過(guò)程。適當(dāng)?shù)木嚯x(10cm至25cm)可以確保纖維在到達(dá)接收裝置之前充分干燥，從而提高最終材料的力學(xué)性能。接受滾筒的轉(zhuǎn)速影響纖維的排列和取向。適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速(400?-600rpm)可以促進(jìn)纖維的取向性，從而提高材料的強(qiáng)度和模量。另外，選擇鋁箔基底剝離可以保留纖維本征力學(xué)特性。

10、為細(xì)胞生存和分化延展提供了良好的環(huán)境。在pc12細(xì)胞模型中，木質(zhì)素紡絲膜上的細(xì)胞存活率高、分化趨勢(shì)好，表現(xiàn)出其優(yōu)秀的細(xì)胞親和性質(zhì)和促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞分化的能力。另外在大鼠坐骨神經(jīng)缺損模型中，植入木質(zhì)素紡絲材料的坐骨神經(jīng)在形態(tài)學(xué)、功能學(xué)和電生理功能恢復(fù)上表現(xiàn)優(yōu)異，泛神經(jīng)標(biāo)志物的表達(dá)、髓磷脂堿性蛋白以及軸突結(jié)構(gòu)蛋白的高表達(dá)進(jìn)一步佐證其有利于神經(jīng)修復(fù)。相比于傳統(tǒng)的生物工程材料，本發(fā)明所制備的木質(zhì)素靜電紡絲材料兼具優(yōu)異的物理化學(xué)性能和生物親和性，可作為治療周圍神經(jīng)損傷的較好選擇。

11、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

12、1、本發(fā)明針對(duì)周圍神經(jīng)損傷修復(fù)，構(gòu)建了以木質(zhì)素基靜電紡絲為載體的生物親和神經(jīng)導(dǎo)管材料；以堿性木質(zhì)素為原料，pan為助紡劑，將木質(zhì)素：pan＝6：4含量的溶液進(jìn)行靜電紡絲制得木質(zhì)素基靜電紡絲材料；其具有優(yōu)秀的機(jī)械和力學(xué)性能；

13、2、本發(fā)明選擇具有良好生物親和性和來(lái)源廣泛的木質(zhì)素作為紡絲原料和pan作為助紡劑，結(jié)合靜電紡絲這一技術(shù)，制備疏松多孔的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)載體，可以提供優(yōu)異的細(xì)胞外基質(zhì)儲(chǔ)存環(huán)境，有效解決導(dǎo)管材料生物排斥問(wèn)題，并提高合成材料親和性低的問(wèn)題；利用木質(zhì)素本身具有的雜官能團(tuán)長(zhǎng)鏈交聯(lián)結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)性質(zhì)，解決了天然材料的剛性差等問(wèn)題，pan賦予材料高強(qiáng)度和高模量，解決了材料可塑性和柔韌性不足的問(wèn)題，本發(fā)明所制備的木質(zhì)素靜電紡絲材料相對(duì)于相同條件下制備的pcl紡絲材料具有更優(yōu)的力學(xué)性能和更好的生物活性，在動(dòng)物神經(jīng)缺損模型中顯示出良好的神經(jīng)修復(fù)效果，因此，本發(fā)明為神經(jīng)修復(fù)提供了一種頗具潛力的優(yōu)質(zhì)材料。