[发明专利]一种具有神经干细胞移植和信号传导增强功能的人工耳蜗电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有神经干细胞移植和信号传导增强功能的人工耳蜗电极及其制备方法。其制备工艺如下：1)GO分散液中依次添加植酸、苯胺，聚合得到GO‑PAni导电填料；2)于GelMA/光引发剂溶液中依次加入GO‑PAni和神经生长因子，再负载神经干细胞，得到凝胶电极预溶液；3)在模具内固定电极基底，再浇筑上述步骤2)中的凝胶电极预溶液，使用紫外光固化工艺制得人工耳蜗电极。该人工耳蜗电极表面的凝胶层具有低模量，在植入耳蜗内部时不会对耳蜗造成伤害；导电组分有助于信号传导，同时具有神经干细胞移植的功能，结合神经生长因子促进神经干细胞分化和残余听神经的存活。该电极因可提高听神经数量，降低电极电阻，从而可提升人工耳蜗植入后的听觉体验。

技术领域

本发明属于人工耳蜗和水凝胶制备领域，具体涉及具有神经干细胞移植和信号传导增强功能的人工耳蜗电极及制备方法。

背景技术

听力损失作为一种重要的感官缺陷，给个人、家庭、社会带来沉重负担。人工耳蜗植入已成为重度、极重度感音神经性耳聋的标准治疗方式。人工耳蜗将外界声信号转换为电信号，通过植入鼓阶内的微电极直接刺激螺旋神经节细胞，将听觉信息传入中枢。残余螺旋神经节细胞数量少，神经纤维与电极的间距大，电极植入过程中导致的螺旋神经节细胞损伤，植入后炎症反应等引起的鼓阶内纤维化、骨化，以及电极表面纤维组织形成而导致的电阻增加均影响人工耳蜗植入后的听觉体验。目前针对提高功能性神经细胞数量，降低电极电阻，减少电极植入损伤等，已展开了广泛研究，如干细胞耳蜗内注射等。但仍缺少可直接增加神经细胞数量，并促进其在耳蜗内生长，分化，促进其神经纤维及突触形成的有效方式。基于以往的研究，一种基于生物材料的新型人工耳蜗复合电极或可解决上述问题。

甲基丙基酰化明胶(GelMA)在医学领域已被用于皮肤组织工程，骨修复，神经损伤修复，治疗心血管疾病等。因其具有对氧气，营养物质的高渗透性，较高的含水量以及柔软的机械特性，与体内神经细胞生长环境相似，利于神经细胞生长。并且具有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸的RGD序列，有利于细胞的黏附和干细胞的分化。

导电聚合物在促进神经元生长及突触形成方面已得到广泛证实，以导电聚合物为原料的导电水凝胶作为电极涂层可降低电极电阻，减小所需电刺激强度，减小耳蜗损伤，延长人工耳蜗使用寿命。

本发明提出的基于甲基丙基酰化明胶/氧化石墨烯-聚苯胺(GelMA/GO-PAni)导电水凝胶人工耳蜗复合电极可实现神经细胞移植，并能促进移植细胞及残余神经元的存活，同时可降低电极电阻，其柔性的水凝胶亦不增加植入后耳蜗内损伤。

发明内容

本发明的目的是针对人工耳蜗植入后功能性听神经元数量少，电极电阻增加而影响植入后听觉体验，提供一种基于GelMA/GO-PAni导电水凝胶的具有神经干细胞移植和信号传导增强功能的人工耳蜗电极及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

具有神经干细胞移植和信号传导增强功能的人工耳蜗电极，是以铂铱电极为基底，另以负载神经干细胞及神经生长因子的导电水凝胶为电极涂层，通过纳米复合、细胞三维负载以及紫外光固化工艺制得；所述导电水凝胶为GelMA/GO-PAni水凝胶。该电极利用GelMA实现神经干细胞移植，有利于神经干细胞存活，并减少干细胞耳蜗内扩散，其结合的神经生长因子促进神经干细胞分化和残余听神经的存活，利用导电性GO-PAni纳米填料降低电极电阻，并促进神经细胞生长、分化。

其制备过程包括如下：

1)在高速搅拌条件下配制一定浓度的GO分散液，再依次滴加植酸、苯胺单体，每添加一种原料，需要经过剧烈搅拌、涡旋、超声三重分散工艺进行分散；再于剧烈搅拌条件下滴加引发剂溶液，常温自由基聚合4-8小时，透析，干燥后得到GO-PAni导电填料，分散于去离子水中得分散液；