本發(fā)明涉及一種用于神經修復的木質素靜電紡絲材料及其制備方法，屬于醫(yī)學和神經修復。

背景技術：

1、周圍神經損傷主要是由于各種原因引起受該神經支配的區(qū)域出現(xiàn)感覺障礙、運動障礙和營養(yǎng)障礙。周圍神經是指中樞神經(腦和脊髓)以外的神經。神經缺損是周圍神經損傷中最為嚴重的一種，采用生物親和材料制備神經引導導管(ngcs)用于神經缺損修復已經成為基礎臨床研究中的一個熱點問題。人工神經導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毒作用，但降解速度過快并且力學性能不夠理想，例如海藻酸鈉凝膠可制作成神經導管，能有效促進神經再生和功能恢復，但其機械強度低，容易破碎，且其低彈性模量無法提供足夠的剛性支撐。而人工合成高分子材料雖然化學和熱力學性質穩(wěn)定，但難以在體內降解，例如將磁電納米顆粒fe3o4@batio3融入水凝膠支架，可提供無線電刺激以促進脊髓神經生成，但此時batio3納米顆粒不可生物降解，可能會引起機體損傷。因此，尋找具有良好支撐性并可用于神經修復的生物材料制備神經導管支架是治療神經缺損的重要方法。

2、木質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材料。目前關于本質素的提取與應用，特別是木質素纖維的制備及其在生物醫(yī)學和碳纖維制備中的應用研究已得到越來越多的關注。近年來，木質素納米纖維在生物醫(yī)學方面的應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制備了一種聚己內酯接枝木質素納米纖維共聚物。本質素提供固有的抗氧化活性，而pcl則提供機械性能。在過氧化氫刺激的人軟骨細胞和免骨關節(jié)炎模型中，電紡絲pcl-木質素納米纖維顯示出良好的抗氧化活性、低細胞毒性和抗炎作用。kai等人以術質素和聚乳酸(pla)為原料進行開環(huán)聚合得到共聚物，進而plla混紡，制備了plla/pla-木質素復合納米纖維。這種復合纖維表現(xiàn)出十分優(yōu)異的抗氧化能力和生物相容性，pci2、人體真皮成纖細胞和間充質干細胞等三種細胞均在纖維上表現(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酯和乳酸的共聚物與木質素混合進行靜電紡絲，制備了pcu7木質素復合納米纖維。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、然而木質素用于制備神經修復導管會面臨一些挑戰(zhàn)，包括：1)加工成型困難，天然木質素通常呈粉末狀，溶解性差，難以直接加工成具有特定形狀和結構的生物材料，例如神經導管、支架等。傳統(tǒng)的塑料加工方法(如注塑、擠出)難以直接應用于木質素；2)可塑性不足，木質素本身較為剛硬，缺乏良好的可塑性和柔韌性，難以滿足神經修復生物材料對柔軟性和彈性的要求，尤其是在需要與神經組織良好匹配的情況下。

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

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種用于神經修復的木質素靜電紡絲材料及其制備方法；配制含一定比例木質素的溶液并通過靜電紡絲制成的紡絲材料則具有良好的力學性能，采用木質素基靜電紡絲材料制作神經導管，可以很好地滿足神經修復對生物材料的要求。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種木質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，配制木質素/pan混合紡絲溶液；將混合紡絲溶液轉移至注射器中，通過靜電紡絲制備得到木質素靜電紡絲材料；其中，堿性木質素與聚丙烯腈的質量比為6：4。

3、優(yōu)選地，所述混合紡絲溶液中堿性木質素和聚丙烯腈的質量總和與溶劑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的恒溫攪拌條件下攪拌溶解得到均勻混合溶液；然后，加入堿性木質素，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素靜電紡絲材料在制備用于神經修復的產品中的應用。

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

8、本發(fā)明方案中是以聚丙烯腈(pan)為助紡劑，與現(xiàn)有文獻報道的復合材料的區(qū)別在于——助紡劑的選擇和作用機制不同：現(xiàn)有文獻常用天然或生物降解性合成聚合物，側重生物相容性和降解性；本發(fā)明使用pan，更側重于利用pan優(yōu)異的紡絲性能和機械強度，以及其可改性性，來提升復合材料的整體性能。性能側重點不同：現(xiàn)有文獻更側重生物相容性和易制備性；本發(fā)明更側重于材料的機械強度、結構穩(wěn)定性、功能可調控性和纖維結構的精細控制，以滿足神經修復領域的特定需求。本發(fā)明應用場景聚焦于神經修復領域，對材料性能有更明確和更高的要求。

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

10、為細胞生存和分化延展提供了良好的環(huán)境。在pc12細胞模型中，木質素紡絲膜上的細胞存活率高、分化趨勢好，表現(xiàn)出其優(yōu)秀的細胞親和性質和促進神經細胞分化的能力。另外在大鼠坐骨神經缺損模型中，植入木質素紡絲材料的坐骨神經在形態(tài)學、功能學和電生理功能恢復上表現(xiàn)優(yōu)異，泛神經標志物的表達、髓磷脂堿性蛋白以及軸突結構蛋白的高表達進一步佐證其有利于神經修復。相比于傳統(tǒng)的生物工程材料，本發(fā)明所制備的木質素靜電紡絲材料兼具優(yōu)異的物理化學性能和生物親和性，可作為治療周圍神經損傷的較好選擇。

11、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：

12、1、本發(fā)明針對周圍神經損傷修復，構建了以木質素基靜電紡絲為載體的生物親和神經導管材料；以堿性木質素為原料，pan為助紡劑，將木質素：pan＝6：4含量的溶液進行靜電紡絲制得木質素基靜電紡絲材料；其具有優(yōu)秀的機械和力學性能；

13、2、本發(fā)明選擇具有良好生物親和性和來源廣泛的木質素作為紡絲原料和pan作為助紡劑，結合靜電紡絲這一技術，制備疏松多孔的三維網絡結構載體，可以提供優(yōu)異的細胞外基質儲存環(huán)境，有效解決導管材料生物排斥問題，并提高合成材料親和性低的問題；利用木質素本身具有的雜官能團長鏈交聯(lián)結構等結構性質，解決了天然材料的剛性差等問題，pan賦予材料高強度和高模量，解決了材料可塑性和柔韌性不足的問題，本發(fā)明所制備的木質素靜電紡絲材料相對于相同條件下制備的pcl紡絲材料具有更優(yōu)的力學性能和更好的生物活性，在動物神經缺損模型中顯示出良好的神經修復效果，因此，本發(fā)明為神經修復提供了一種頗具潛力的優(yōu)質材料。