一种助修复可降解自发电场的神经支架
阅读说明：本技术 一种助修复可降解自发电场的神经支架 (Help to restore nerve support of degradable self-generating field ) 是由 李扬德 王佳力 刘芳菲 于 2021-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种助修复可降解自发电场的神经支架,呈中空结构的管状结构,包括可降解的导管外层、导管中间层和导管内层,所述导管中间层位于所述导管外层与所述导管内层之间,所述导管外层具有多个通孔,所述导管中间层和所述导管内层之间设有可降解的正极和负极,正极和负极之间有一定距离,所述正极和所述负极为两种金属活泼性不同金属材质,且负极较正极活泼。正极和负极利用人体内部的体液环境作为电解质溶液形成闭合回路,活波性强的金属作为负极,活波性弱的金属作为正极,与体液形成原电池,发生有序的电子转移过程,产生电流,自发产生电刺激,促进神经元分化、神经突起生长及血旺细胞释放神经营养因子。(The invention discloses a nerve support for assisting in repairing a degradable self-generating field, which is of a tubular structure with a hollow structure and comprises a degradable conduit outer layer, a conduit middle layer and a conduit inner layer, wherein the conduit middle layer is positioned between the conduit outer layer and the conduit inner layer, the conduit outer layer is provided with a plurality of through holes, a degradable anode and a degradable cathode are arranged between the conduit middle layer and the conduit inner layer, a certain distance is reserved between the anode and the cathode, the anode and the cathode are made of two metal materials with different metal reactivities, and the cathode is more reactive than the anode. The positive electrode and the negative electrode form a closed loop by taking a body fluid environment inside a human body as an electrolyte solution, the metal with strong wave activity as the negative electrode and the metal with weak wave activity as the positive electrode form a primary battery with body fluid, and the primary battery and the body fluid generate an ordered electron transfer process to generate current and spontaneously generate electric stimulation to promote neuron differentiation, neurite growth and blood-activating cells to release neurotrophic factors.)
技术领域
本发明涉及神经修复技术领域，更具体地涉及一种助修复可降解自发电场的神经支架。
背景技术
神经系统是人体内的最主要的组织之一，它控制着人体的感觉和运动功能。各种外伤如压迫、牵伸、撕裂、切断以及其他因素如局部缺血、肿瘤等将会造成神经系统的部分或全部损伤，从而导致功能丧失和引起其它神经性疾病。缺损神经的修复与功能的重建一直是医学界的难题之一。
目前的理论和医疗实践证明，周围神经的神经元轴突在适当条件下可以延伸，长过受损伤区域，达到神经再生目的。借助于神经外科特别是显微神经外科的发展，神经损伤的修复和再生已成为可能。目前研究和在临床上应用的神经修复技术主要有三种：直接吻合、神经移植(自体或异体)及神经导管修复。
直接吻合是直接将断离神经的近体端、远体端进行手术缝合，仅局限于较短的神经断伤(小于8mm)，这是由于神经没有伸展功能，缝合产生的张力会影响神经的再生，因此对长间歇的神经缺损也无能为力，且其疗效优良率仅为50％。
神经移植会导致供区神经功能丧失，对较大较粗的神经缺损供应来源不足，且有二次手术的问题。而异体移植尚需解决免疫抑制问题。直接吻合和神经移植还存在着断端感觉神经和运动神经纤维接错位问题。由于在创伤外科领域，神经损伤修复是靠神经端端缝合，但由于周围神经是混合神经，而目前还缺乏在手术中能快速而准确地辨别神经断端感觉神经和运动神经纤维的科学鉴别方法，即使应用精细的显微外科技术行束膜缝合，也难以避免在神经端端缝合后，因感觉、运动神经纤维的错向对接，而影响神经缝合的疗效，影响神经功能的恢复。
对于缺损较长的神经损伤(如大于20mm)或者缺乏合适自体神经移植条件的患者，需要使用自体神经移植替代物--人工神经导管或神经支架，促进神经纤维再生。神经导管修复(桥接术)是目前神经再生修复的研究热点，是组织工程学、材料学、生物学、医学界共同关注的一大热点。近十几年来国内外学者已经证实了神经导管替代自体移植来修复神经缺损的可行性。由于神经具有一定的再生修复能力，通过导管诱导，为缺损神经的近体端、远体端搭桥，引导神经的再生方向，可以使缺损长度较短的神经再生修复。有学者利用NT3的壳聚糖材料制作“脊髓重建管”，以促进脊髓再生、损伤修复。
由此可见，神经导管修复是很有前途的神经再生修复技术，通过导管诱导，为缺损神经的近体端、远体端搭桥，引导神经的再生方向，可以使缺损长度较短的神经再生修复。然而，上述神经导管、支架材料远未满足临床要求和患者期望,成为制约神经导管修复技术实施和发展的瓶颈，如何完善神经导管、支架材料的设计，提高促进神经修复和再生是目前研究的难点和热点，亟待科研人员和医务人员加以解决。
由于神经纤维的重要功能是传递神经冲动，神经冲动的传导过程是电化学的过程，是在神经纤维上顺序发生的电化学变化。如果在缺损的神经纤维或者脊髓间植入可促进神经电信号传导的材料，从而促进神经纤维的再生。现阶段，一般先植入人工神经导管，然后通过经皮电刺激神经/肌肉，以促进神经再生与修复，或采用植入式电刺激设备的方案，然而，前者在损失部位进行精确的经皮电刺激会增加感染风险，后者则对小型化设备的加工要求高，且考虑漏电和不可降解的因素导致很难实现大面积应用。
因此，有必要开发一种助修复可降解自发电场的神经支架来解决上述缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种助修复可降解自发电场的神经支架。
为了实现上述目的，本发明公开了一种助修复可降解自发电场的神经支架，呈中空结构的管状结构，包括可降解的导管外层、导管中间层和导管内层，所述导管中间层位于所述导管外层与所述导管内层之间，所述导管外层具有多个通孔，所述导管中间层和所述导管内层之间设有可降解的正极和负极，所述导管中间层和所述导管内层两者中的至少一者具有导电性，所述正极和所述负极之间有一定距离，所述正极和所述负极为两种金属活泼性不同金属材质，且所述负极较所述正极活泼。
与现有技术相比，将该助修复可降解自发电场的神经支架植入损伤部位时，所述正极和所述负极利用人体内部的体液环境作为电解质溶液形成闭合回路，活波性强的金属作为负极，活波性弱的金属作为正极，与体液形成原电池，发生有序的电子转移过程，产生电流，自发产生电刺激，促进神经元分化、神经突起生长及血旺细胞释放神经营养因子。解决了目前导电神经导管应用需要通过金属电极外加电刺激，且电刺激不够精确的问题，可有效提高神经再生速度，同时减少病人的痛苦和不便，降低感染风险。
较佳的，所述正极为Zn、Fe或其合金形成的片状结构。
较佳的，所述正极的厚度以及所述负极的厚度均小于所述导管内层的厚度。
较佳的，所述正极的厚度为1-3μm。
较佳的，所述负极为Mg、Ca或其合金形成的片状结构。
较佳的，所述负极的厚度为3-5μm。
较佳的，所述正极为Zn、Fe或ZnFe合金形成的棒状结构；所述负极为Mg、Ca或其合金形成的棒状结构。
较佳的，若干Mg棒、Ca棒或MgCa合金棒沿管状结构的管轴轴向间隔排列在导管中间层和所述导管内层之间的一端，Zn棒、Fe棒或ZnFe合金棒沿管状结构的管轴轴向间隔排列在导管中间层和所述导管内层之间的另一端。
较佳的，所述导管外层的材质选自聚乳酸、羟基磷灰石、胶原蛋白、神经生长因子和聚乳酸聚羟基乙酸共聚物中的一种。
较佳的，所述导管外层的厚度大于所述导管中间层的厚度。
较佳的，所述导管中间层为导电聚合物结构；所述导管内层为导电多孔纤维结构。
较佳的，所述导管内层呈纤维结构，且纤维方向与所述正极和所述负极之间的电子流动方向平行。
较佳的，所述导管内层呈多孔纤维结构。
较佳的，所述导管内层的厚度去20-40μm。
较佳的，所述导管内层为聚己内酯多孔纤维。
附图说明
图1为本发明助修复可降解自发电场的神经支架的结构示意图。
图2为图1所示助修复可降解自发电场的神经支架的截面图。
图3为图1所示助修复可降解自发电场的神经支架另一实施例的结构示意图。
图4为图3所示助修复可降解自发电场的神经支架的分解示意图。
符号说明：
助修复可降解自发电场的神经支架100，导管外层10，通孔11，导管中间层30，导管内层50，正极70，负极90。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1-图2，本申请的助修复可降解自发电场的神经支架100，呈中空结构的管状结构，包括可降解的导管外层10、导管中间层30和导管内层50，也就是说导管外层10、导管中间层30和导管内层50均为可生物降解，导管中间层30位于导管外层10与导管内层50之间，导管外层10具有多个通孔11，通孔11阵列布满导管外层10，导管中间层30和导管内层50之间设有可降解的正极70和负极90，导管中间层30和导管内层50两者中的至少一者具有导电性，正极70和负极90之间有一定距离，正极70和负极90为两种金属活泼性不同金属材质，且负极90较正极70活泼。
请参考图2-图4，正极70为Zn、Fe或其合金形成的片状结构。负极90为Mg、Ca或其合金形成的片状结构。一方面，Zn、Fe或其合金，Mg、Ca或其合金在人体内属于完全可生物降解，不会对人体产生危害，也无需二次手术；另一方面，Mg、Ca较Zn、Fe活波，更易失去电子，在以体液为电解质溶液的条件下，正极70和负极90形成闭环回路，产生电流，同时，Zn和Fe的电极电位分别为-0.7618V和-0.447V，而Mg和Ca的电极电位分别为-2.372V和-2.868V，该系统中产生的电压能够对神经进行刺激产生自修复。优选地，正极70采用Zn片状结构，负极90为Mg片状结构。可以理解的是，正极70设置在导管中间层30和导管内层50之间的一端，负极90设置在导管中间层30和导管内层50之间的另一端。另一实施例中，正极70为Zn、Fe或ZnFe合金形成的棒状结构；负极90为Mg、Ca或其合金形成的棒状结构。优选地，请参考图4，采用若干Mg棒、Ca棒或MgCa合金棒沿管状结构的管轴轴向K(如图1所示)间隔排列在导管中间层30和导管内层50之间的一端，若干Zn棒、Fe棒或ZnFe合金棒沿管状结构的管轴轴向K间隔排列在导管中间层30和导管内层50之间的另一端。
请参考图1-图2，正极70的厚度以及负极90的厚度均小于导管内层50的厚度。具体地，正极70的厚度为1-3μm，比如可为但不限于1μm、2μm、3μm。负极90的厚度为3-5μm，比如可为但不限于3μm、4μm、5μm。导管内层50的厚度去20-40μm，可为但不限于20μm、25μm、30μm、35μm、40μm。进一步，导管外层10的厚度大于导管中间层30的厚度。具体地，导管外层10的厚度为320-360μm，比如可为但不限于320μm、330μm、340μm、350μm、360μm。导管中间层30的厚度为290-320μm，比如可为但不限于290μm、300μm、310μm、320μm。
请参考图1-图2，导管外层10的材质选自聚乳酸、羟基磷灰石、胶原蛋白、神经生长因子和聚乳酸聚羟基乙酸共聚物中的一种。导管外层10作为该神经支架100的外层，对其设置若干通孔11以进行营养输送通道，同时采用上述材质以实现完全可生物降解，具有生物相容性，还可起到支撑作用。导管中间层30为导电聚合物结构，优选为多孔聚合物材质，以允许体液浸透，如导管中间层30的材质选自聚乳酸-聚三亚甲基碳酸酯，不仅具有生物相容性及完全可生物降解，更重要的是具有良好的韧性。导管内层50呈纤维结构，供神经元攀附之用。优选地，采用导电多孔纤维结构，以允许体液浸透。该导管内层50的纤维结构可提高神经支架100的生物相容性。更进一步，纤维结构的纤维方向与管状结构的管轴平行，也就是说，正极70和负极90之间的电子流动方向与纤维结构的纤维方向平行，即管轴轴向K方向，可增加神经细胞数量粘附，并增加神经轴突长度。具体地，导管内层50可为但不限于聚己内酯多孔纤维。需要说明的是，导管中间层30与导管内层50任一者具有导电性能即可，用于电子的传输，优选地，导管中间层30采用导电聚合物层作为电子的传输层，但不以此为限。
与现有技术相比，将该助修复可降解自发电场的神经支架100植入损伤部位时，正极70和负极90利用人体内部的体液环境作为电解质溶液形成闭合回路，活波性强的金属作为负极90，活波性弱的金属作为正极70，与体液形成原电池，发生有序的电子转移过程，产生电流，自发产生电刺激，促进神经元分化、神经突起生长及血旺细胞释放神经营养因子。解决了目前导电神经导管应用需要通过金属电极外加电刺激，且电刺激不够精确的问题，可有效提高神经再生速度，同时减少病人的痛苦和不便，降低感染风险。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
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