一种图案化的石墨烯神经导管
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种图案化石墨烯神经导管。
背景技术
目前临床上用于治疗神经缺损的方法主要有自体神经移植和断端缝合的方法，但均存在一定的缺陷，例如供体来源有限、供体部位功能丧失、免疫排斥、修复距离较短、断端张力过大造成继发性神经坏死等，导致手术失败。寻找适宜的神经修复支架已经成为当前医学及医疗器械企业研究的热点。
理想的神经支架除了具备良好的生物相容性，可降解性，优良的力学性、组织渗透性能以外，针对神经修复的特殊性，一定的导电性能将能更好的促进受损神经的修复。导电支架连通受损神经断端，可以模拟神经髓鞘的导电功能，从而刺激和引导神经生长及轴突再生。
石墨烯是由碳原子通过sp2杂化形成的二维纳米结构的六角形的蜂巢状。独特的结构赋予了石墨烯独特的物理及电学等特性、优良的机械性能、导电性、较大的比表面积以及良好的生物相容性等，已经成为神经导管的可选材料。
然而，目前的神经导管往往存在神经再生方向杂乱无序、促神经再生的效率较低等问题。为了解决此类问题，现有技术中提供了多种结构以及材质的导向性神经导管，如CN206151632U提供的编织型神经导管，CN204106255U提供的可弯曲镁合金神经导管，但上述结构的神经导管无法进行药物装载。CN205339654U提供的一种3D打印周围神经导管，通过在其内部设置载体球装载神经生长因子，CN107952112A提供了一种含丝素蛋白纳米纤维定向引导的神经导管，其松散的纤维状结构也可以装载生长因子，但上述方案中，用于装载的空间十分有限，能够装载的神经因子量较少，同时装载的方法较为复杂，不易操作。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种能够引导受损神经定向生长，同时具有良好的导电性，还能快速、大量地装载如神经生长因子等药物颗粒的图案化石墨烯神经导管，所述图案化的石墨烯神经导管包括：
中空的管本体，其中，管本体由石墨烯材质制成，所述管本体包括管壁，所述管壁包括外表面和内表面，所述管本体的至少部分内表面沿所述管本体径向凸起形成载药腔，所述载药腔沿管本体的轴向贯通。
采用上述设置的石墨烯神经导管，其与受损神经直接接触的内表面具有空间较大的载药腔，可用于大量地装载、存储、转运以及释放药物，使得神经导管的修复能力不再受限于自身材质的影响，有效提高了神经修复导管对受损神经的再生修复效率。
此外，沿管本体轴向贯通延伸的载药腔，可以诱导受损神经沿轴向导向性地生长，优选的，载药腔沿管本体的轴向延伸至管本体的两端，一方面可以进一步提高载药腔外表面的导向性，另一方面更便于药物颗粒在载药腔的填充或释放。
在一种实施方式中，管本体的管壁内表面凸起的部位呈中空的空心结构，所述空心结构即为所述载药腔；在另一种实施方式中，管本体的内表面管壁除空心的凸起可以具有载药作用外，相邻两个凸起之间的间隔空隙也可以用于辅助装载少量药物颗粒，以进一步增加药物装载量，促进修复效果。
在一种实施方式中，所述载药腔的两端可以是贯通的，如此设置可在装载药物时两端同时进行装载，简化装载工艺。
在一种实施方式中，所述载药腔的截面形状可以为规则的几何形状，如半圆形、矩形、三角形、梯形等，优选为矩形。
进一步地，所述载药腔沿所述管本体径向的腔体高度为10-50μm，优选15-40μm，更优选20-30μm，更优选20-25μm，更优选20μm；所述载药腔沿所述管本体周向的腔体宽度为20-100μm，优选20-80μm，更优选20-60μm，更优选20-50μm。
其中，采用具有上述尺寸的载药腔的神经导管，除具有较大的载药空间外，在制备时也更易形成腔体结构，而若制备更大尺寸载药腔的神经导管，在相同的制备方法下反而无法形成空心结构的载药腔。
可以理解的是，由于载药腔可以呈现不同的几何形状，因此在本申请中可以将神经导管沿其轴向展开后的结构来理解载药腔的尺寸，此时载药腔沿管本体径向的腔体高度应当理解为腔体的顶点到底边之间的距离，载药腔沿管本体周向的腔体宽度应当理解为腔体的底边长度，相邻两个载药腔之间的间隔应当理解为一个载药腔的侧边与其最近的另一个载药腔侧边之间的距离。
进一步地，所述神经导管至少包括2个载药腔；所述载药腔沿所述管本体的周向均匀分布。
进一步地，相邻两个所述载药腔之间的间隔为5-200μm，优选10-100μm，更优选15-100μm，更优选20-50μm。
进一步地，所述管本体的管壁厚度为8-12μm。
更进一步地，相邻两个所述载药腔之间形成沟槽，以使得所述管本体的管壁内表面形成沟槽状的图案。优选的，管本体的管壁厚度应当理解为管壁内表面沟槽处管壁的厚度。
沟槽状的管壁内表面相当于对神经导管与受损神经的接触面进行了图案化处理，有利于导管更有效诱导受损神经的导向性再生。其中，可以理解的是，载药腔位于相邻两个沟槽之间的凸起内部。
进一步地，所述载药腔内装载有药物。
在一种实施方式中，用上述石墨烯神经导管的载药方法如下：
将所得石墨烯薄膜或导管浸入药物分散液中，采用抽真空置换的方式，重复多次在该薄膜的空腔结构中填充所需的药物。
可选的，可装载填充的药物包括神经生长因子，例如NGF、NT-3、NT-4、BDNF等。
进一步地，所述管本体的两端外加有电极。
在一种实施方式中，可以直接在石墨烯神经导管的两端外加电极；在另一种实施方式中，可以通过在管本体的两端设有外加电极通道，以用于外接电极，优选的，外加电极通道可以是管本体沿自身两端延长的一段管壁，以便于对神经导管施加电刺激，促进神经生长，还可以用于与神经之间的搭接和固定。
进一步地，所述管本体的材质选自还原氧化石墨烯。优选的，所述神经导管的材质是均一的，其中载药腔由其自身管壁形成。更优选的，所述神经导管的原料是片径为2-100μm的氧化石墨烯。
进一步地，所述神经导管的长度为10-50mm，外径为1-10mm。
可选的，在上述神经导管中，管本体的管壁外表面可以是大致平滑的。
在一种实施方式中，上述神经导管的制备方法如下：
以片径2μm的2mg/mL氧化石墨烯分散液为原料，利用抽滤法制成厚度10μm的氧化石墨烯薄膜；再利用倒模的方法制备具有微米尺度的图案化表面的硅胶模板，通过将干燥后的氧化石墨烯薄膜平铺在润湿的硅胶模板上，静置晾干成型；使用碘化氢溶液和无水乙醇配制成的还原液对成型的氧化石墨烯薄膜进行还原后，取下薄膜清洗干净即可得到具有图案化空心结构的石墨烯薄膜，将薄膜根据实际需求制成管状。
在一种实施方式中，上述神经导管可以套接在断裂神经处使用，也可以沿轴向展开后包覆在受损未断裂神经处使用。在另一种实施方式中，上述神经导管可以在多种使用场景下修复受损神经，例如，可以单独使用，可以载药后使用，可以加通一定电流使用，也可以同时载药并通电流后使用，此时受损神经能够在石墨烯、图案、药物、导电性多重作用下进行修复，大大提高了修复效率。
通过本实用新型提出的图案化石墨烯神经导管能够带来如下有益效果：
1.石墨烯材料对人体无毒无害，且对细胞增殖分化有显著的增益效果；
2.沟槽状图案化的管壁内表面，对神经细胞的定向生长分化有很重要的诱导效应；
3.空心结构的载药腔具有较大的载药空间以及更简化的载药工艺，储存的药物可以缓慢释放辅助神经修复；
4.石墨烯本身的导电性有利于组织再生，同时提供了人为施加电刺激的途径。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为一种图案化的石墨烯神经导管的左视图；
图2为一种图案化的石墨烯神经导管的主视图；
图3为一种图案化的石墨烯神经导管沿其轴向展开后的结构示意图；
图4为一种图案化的石墨烯神经导管的使用方法示意图；
图中：1、管本体；2、载药腔；3、外加电极通道；4、药物颗粒。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过度结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本实用新型的实施例提供了一种图案化石墨烯神经导管，该神经导管具有良好的导电性，能够引导受损神经定向生长，同时还能快速、大量地装载如神经生长因子等药物颗粒，有效提高了受损的神经组织修复再生效果。
如图1-3所示，该图案化的石墨烯神经导管包括：中空的管本体1，其中，管本体1由石墨烯材质制成，管本体1包括管壁，管壁包括外表面和内表面，管本体1的至少部分内表面沿管本体1径向凸起形成载药腔2，如图3所示，载药腔2可用于装载药物颗粒，并且载药腔2沿管本体1的轴向贯通。优选的，石墨烯神经导管至少包括2个载药腔2，更优选为多个，其中多个载药腔2可以沿管本体1的周向均匀分布。
其中，空间大、数量多的载药腔2可以用于大量地装载、存储、转运以及释放药物，使得神经导管的修复能力不再受限于自身材质的影响，并且在使用时与受损的神经组织直接接触，有效提高神经修复导管对受损神经的再生修复效率。
此外，沿管本体1轴向延伸贯通的载药腔2，可以诱导受损神经沿轴向导向性地生长，优选的，载药腔2可以沿管本体1的轴向延伸至管本体1的两端端部，即管本体1的两端是开口的且载药腔2的开口与管本体1的端口平齐，如此设置一方面可以进一步提高载药腔外表面的导向性，另一方面更便于药物颗粒在载药腔的填充或释放。作为一种优选的实施方案，载药腔2的两端可以是贯通的，以便于在装载药物时能够在其两端同时进行装载，简化装载工艺。
其中，本申请所述图案化，可以理解为神经导管的管壁内表面具有用于诱导神经组织生长方向的图案，例如在上述实施例中，沟槽状的管壁内表面相当于对神经导管与受损神经的接触面进行了图案化处理，如此设置有利于神经导管更有效诱导受损神经的导向性再生。其中，如图1-3所示实施例中的载药腔2位于相邻两个沟槽之间凸起的内部。
在上述实施例中，管本体1的内表面管壁凸起的部位呈中空的空心结构，该空心结构围成的腔体即为载药腔2；在另一种实施方式中，管本体1的内表面管壁除空心的凸起可以具有载药作用外，相邻两个凸起之间的间隔空隙，如上述实施例中的沟槽状内表面，也可以用于辅助装载少量药物颗粒，以进一步增加药物装载量，促进修复效果。
如图1-3所示，载药腔2的截面形状优选为矩形，在其他的实施方式中，载药腔2的截面可以为规则的几何形状，如半圆形、三角形、梯形等。
其中，管本体1的管壁内表面沟槽处管壁的厚度为其管壁厚度，优选的，管本体1的管壁厚度为8-12μm。
在如图1-3所示的实施例中，载药腔2沿管本体1径向的腔体高度为10-50μm，优选15-40μm，更优选20-30μm，更优选20-25μm，更优选20μm。载药腔2沿管本体1周向的腔体宽度为20-100μm，优选20-80μm，更优选20-60μm，更优选20-50μm。相邻两个载药腔2之间的间隔为5-200μm，优选10-100μm，更优选15-100μm，更优选20-50μm。采用具有上述尺寸的载药腔2的石墨烯神经导管，除具有较大的载药空间外，在制备时也更易形成腔体结构，而若制备更大尺寸载药腔2的石墨烯神经导管，在相同的制备方法下反而无法形成空心结构的载药腔2。
可以理解的是，由于载药腔2可以呈现不同的几何形状，因此在本申请中可以将神经导管沿其轴向展开后的结构来理解载药腔2的尺寸，如图3所示，此时载药腔2沿管本体1径向的腔体高度应当理解为腔体的顶点到底边之间的距离，载药腔2沿管本体1周向的腔体宽度应当理解为腔体的底边长度，相邻两个载药腔2之间的间隔应当理解为一个载药腔2的侧边与其最近的另一个载药腔2侧边之间的距离。
其中，在管本体1的两端还可以外加电极。在一种实施方式中，可以直接在管本体1的两端外加电极；在另一种实施方式中，管本体1的两端还可以设有外加电极通道3，如图2所示，外加电极通道3可以是管本体1沿自身两端延长的一段管壁，用于外接电极，以便于对石墨烯神经导管施加电刺激，促进周围神经组织生长，还可以用于与周围神经组织之间的搭接和固定。
作为优选的实施方案，上述实施例中管本体1的材质选自还原氧化石墨烯，神经导管的长度为10-50mm，外径为1-10mm。优选的，神经导管的材质可以是均一的，如图3所示，管本体1的材质为还原氧化石墨烯，呈明显的片层状结构，载药腔2由其自身管壁凸起形成。更优选的，所述神经导管的原料是片径为2-100μm的氧化石墨烯。可选的，在上述神经导管中，管本体1的管壁外表面可以是大致平滑的。
如图4所示，上述实施例提供的神经导管可以在多种使用场景下修复受损神经：在一种实施方式中，上述石墨烯神经导管可以沿轴向展开后包覆在受损未断裂神经处使用，也可以套接在断裂神经处使用；在另一种实施方式中，上述实施例提供的神经导管可以单独使用，可以载药后使用，可以加通一定电流使用，也可以同时载药并通电流后使用，此时受损神经能够在石墨烯、图案、药物、导电性多重作用下进行修复，大大提高了修复效率。
在一种实施方式中，上述实施例提供的图案化石墨烯神经导管的制备方法如下：
以片径2μm的2mg/mL氧化石墨烯分散液为原料，利用抽滤法制成厚度10μm的氧化石墨烯薄膜；再利用倒模的方法制备具有微米尺度的图案化表面的硅胶模板，通过将干燥后的氧化石墨烯薄膜平铺在润湿的硅胶模板上，静置晾干成型；使用碘化氢溶液和无水乙醇配制成的还原液对成型的氧化石墨烯薄膜进行还原后，取下薄膜清洗干净即可得到具有图案化空心结构的石墨烯薄膜，将薄膜根据实际需求制成管状。
在一种实施方式中，上述实施例提供的图案化石墨烯神经导管的载药方法如下：
将所得石墨烯薄膜或导管浸入药物分散液中，采用抽真空置换的方式，重复多次在该薄膜的空腔结构中填充所需的药物。
实验表明，利用直径0.5-5μm的聚苯乙烯球作为模拟药物颗粒，采用上述方法能够载入到上述实施例提供的图案化石墨烯神经导管的载药腔内。可选的，在实际应用中可以填充的药物包括神经生长因子，例如NGF、NT-3、NT-4、BDNF等。
由此可得，上述提供的石墨烯神经导管能够提供较大的载药空间，内部储存的药物可以缓慢释放辅助神经修复，并且用其装载药物颗粒的方法简单易行，载药腔外部沟槽状图案化的管壁内表面，对神经细胞的定向生长分化有很重要的诱导效应，此外石墨烯材料对人体无毒无害，且对细胞增殖分化有显著的增益效果，而石墨烯本身的导电性有利于组织再生，同时提供了人为施加电刺激的途径，使得受损的周围神经组织能够在石墨烯、图案、药物、导电性多重作用下进行修复，大大提高了修复效率。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
