本发明涉及生物医药材料和组织工程领域，具体涉及一种用于神经再生的水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术：
1、神经损伤依旧是一个全球性的难治性疾病，严重影响了患者的生活和增加了社会负担。神经损伤主要是由创伤导致的，引起部分或者完全的感觉运动障碍。氧化铁磁性纳米颗粒(ionps)不仅可以作为生物载体，还可以在外磁场下模板化水凝胶结构，被认为是促进神经再生的强大纳米工具。
2、纤维蛋白原是肝细胞合成分泌的一种糖蛋白，主要参与体内凝血过程。纤维蛋白原是由aα，bβ，γ三对多肽链构成，分子量约340kda，呈三联球形，中间为e区，两端为d区。e区和d区之间通过3条α螺旋的肽链连接。纤维蛋白除了参与凝血过程，在伤口愈合，炎症反应，血管生成和组织再生中也发挥重要的作用。纤维蛋白水凝胶是通过酶反应形成的，具有较好的生物相容性。机械特性方面纤维蛋白水凝胶还表现出高延展性和负可压缩性，其弹性模量接近神经细胞外基质具有招募抗炎巨噬细胞的作用，促进抗炎细胞因子的释放以及抑制炎症因子释放。所以纤维蛋白水凝胶在神经再生的组织工程中有很好的研究价值。例如，公开号为cn112516385a的专利说明书公开了一种用于神经再生的定向纤维蛋白与多肽互穿网络复合水凝胶及其制备方法，该复合水凝胶是以纤维蛋白和多肽互穿的复合纳米纤维结构组成，该专利技术通过静电纺丝制备定向的纤维蛋白水凝胶，交联多肽通过溶胀及物理吸附与纤维蛋白进行互穿，再经过多种交联方式使其稳定结合，形成定向的互穿网络复合水凝胶。又如，公开号为cn107970438a的专利说明书公开了一种神经再生凝胶及其制备方法和应用，该神经再生凝胶由纤维蛋白原、凝血酶、层粘连蛋白及纤维粘连蛋白构成基质，内含有原花青素、音猬因子、表皮生长因子、神经营养素-3及血管内皮生长因子。
3、氧化铁磁性纳米颗粒已经广泛运用在生物医学领域，包括核磁共振成像，磁性分离，磁性靶向载体，信号通路调控等。在神经再生研究中氧化铁磁性纳米颗粒可以通过参与模板化水凝胶，调节神经营养因子，产生机械张力，调控信号通路和基因表达促进外周神经修复和再生。在体坐骨神经损伤修复中，氧化铁磁纳米颗粒的生物相容性少见报道。其中lacko cs等人提出的磁模板化水凝胶含铁浓度11.5g/ml，未影响该水凝胶的生物相容性。氧化铁磁性纳米颗粒的神经毒性主要与其浓度，颗粒大小，包被材料相关。总体上来说，低浓度的氧化铁磁性纳米颗粒对神经细胞是无害的，甚至有研究报道氧化铁磁性纳米颗粒可以促进神经细胞的生长分化，所以，氧化铁磁性纳米颗粒有可能参与调节神经细胞生长分化相关基因的表达。
技术实现思路
1、本发明提供了一种用于神经再生的水凝胶，是一种负载了氧化铁磁性纳米颗粒(ionps)的纤维蛋白(fibrin)纳米纤维水凝胶，可用于递送氧化铁磁性纳米粒子及周围神经再生。使用该水凝胶对神经细胞中在再生基因的表达有明显的促进作用，在各种神经纤维中显示出令人满意的形态学恢复，植入的水凝胶在7天内皮下降解，具有良好的生物相容性，有望应用于神经再生。
2、一种用于神经再生的水凝胶，所述水凝胶的组成包括氧化铁磁性纳米颗粒和纤维蛋白；
3、所述水凝胶中，所述氧化铁磁性纳米颗粒的占比为1～400μg/ml，例如10μg/ml、20μg/ml、50μg/ml、100μg/ml等，分别可对应标记为氧化铁磁性纳米颗粒占比1％、2％、5％、10％等，依次类推。
4、所述的用于神经再生的水凝胶，所述氧化铁磁性纳米颗粒的粒径可为1～200nm，进一步可为30nm。
5、所述的用于神经再生的水凝胶，所述氧化铁磁性纳米颗粒可采用市售产品，例如uspio-30等。
6、在一些其他的实施例中，所述的用于神经再生的水凝胶，所述氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法可包括：
7、将聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚(psc)溶解于固定在交流磁场(alternating-currentmagnetic field，acmf)中的去离子水中，加入氯化铁和氯化亚铁，加入氨水搅拌，并进行中等射频加热，使交流磁场产生热量，调节磁场强度将混合物加热到50～100℃，保温0.1～10h，然后冷却，超滤净化，得到所述氧化铁磁性纳米颗粒。
8、所述氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法中，聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚、去离子水、氯化铁、氯化亚铁、氨水的用量比可为20～2000mg:1～100ml:0.1～60mg:0.1～300mg:0.1～10g。
9、所述氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法中，所述氨水中nh3的质量浓度可为25％～28％。
10、所述的用于神经再生的水凝胶可包括直径为1～400nm优选100～400nm的纤维蛋白纳米纤维。
11、所述的用于神经再生的水凝胶可具有1900～2420pa的剪切模量。
12、所述的用于神经再生的水凝胶厚度可以是1～10mm。
13、本发明还提供了所述的用于神经再生的水凝胶的制备方法，包括：
14、取纤维蛋白原(fibrinogen)溶液，加入氧化铁磁性纳米颗粒，滤过除菌后和凝血酶(thrombin)溶液按照1～100:1(例如10:1等)的体积比例充分混匀，然后将其放置于37℃细胞培养箱中待其充分交联。
15、所述的用于神经再生的水凝胶的制备方法中，所述纤维蛋白原溶液的浓度可为10～60mg/ml，例如20mg/ml等。
16、所述的用于神经再生的水凝胶的制备方法中，所述氧化铁磁性纳米颗粒可按终浓度1～400μg/ml(例如10μg/ml、20μg/ml、50μg/ml、100μg/ml等)优选20μg/ml加入到所述纤维蛋白原溶液中。
17、所述的用于神经再生的水凝胶的制备方法中，所述凝血酶溶液的浓度可为0.1～1200u/ml，例如20u/ml等。
18、所述的用于神经再生的水凝胶的制备方法，所述交联的时间可为2～1200s。
19、本发明所述水凝胶可包括交联密度为1～5000优选2000～2500交联/μm2的纤维蛋白纳米纤维。
20、本发明还提供了所述的水凝胶在制备用于神经再生制剂中的应用。
21、周围神经损伤是一种使人衰弱的疾病，对个人的整体生活质量有着深远的影响。外周神经缺损的修复仍然是该领域的重大挑战。氧化铁磁性纳米颗粒(ionps)具备作为生物载体的能力和在外部磁场下模板化水凝胶结构的能力。本发明使用了一种负载ionps的纤维蛋白纳米纤维水凝胶(ionp/纤维蛋白)来促进外周神经的再生。
22、pc12细胞在不同浓度的ionps/纤维蛋白水凝胶上的体外检查显示，在20μg/ml的ionps浓度下，神经生长因子(ngf)和血管内皮生长因子(vegf)的表达显著增加。使用体内成像系统(ivis)评估了20μg/ml ionps/纤维蛋白水凝胶的生物相容性和降解情况，表明一周内皮下降解，没有立即炎症。用20μg/ml ionps/纤维蛋白水凝胶桥接sprague-dawley大鼠的10mm坐骨神经间隙导致有髓神经纤维的令人满意的形态恢复。20μg/ml ionp/纤维蛋白组在术后6、9和12周的运动功能恢复与自体移植物相当。因此，掺入20μg/ml ionps的复合纤维蛋白水凝胶显示出外周神经再生的潜力。
23、本发明与现有技术相比，有益效果有：
24、本发明用于神经再生的水凝胶其低弹性模量接近神经细胞外基质，还有很好的生物相容性，以及合适的降解性。首次提出了氧化铁磁纳米颗粒可以调控pc12神经细胞基因表达，从而促进细胞生长分化。目前，氧化铁磁纳米颗粒/纤维蛋白水凝胶对神经生长的影响以及在体内的应用目前还未报道。首次将低浓度的氧化铁磁纳米颗粒/纤维蛋白水凝胶运用在大鼠坐骨神经损伤修复中。我们从氧化铁磁纳米颗粒/纤维蛋白水凝胶微观结构出发，通过体外细胞相容性实验证实了该水凝胶样本的天然低毒性，最后在大鼠体内外周神经修复中运用该水凝胶样本，发现其对大鼠坐骨神经再生有促进作用，有利于恢复运动靶器官的功能。
1.一种用于神经再生的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的组成包括氧化铁磁性纳米颗粒和纤维蛋白；
2.根据权利要求1所述的用于神经再生的水凝胶，其特征在于，所述氧化铁磁性纳米颗粒的粒径为1～200nm，进一步可为30nm。
3.根据权利要求1或2所述的用于神经再生的水凝胶，其特征在于，所述氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法包括：
4.根据权利要求3所述的用于神经再生的水凝胶，其特征在于，所述氧化铁磁性纳米颗粒的制备方法中：
5.根据权利要求1所述的用于神经再生的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶包括直径为1～400nm优选100～400nm的纤维蛋白纳米纤维。
6.根据权利要求1所述的用于神经再生的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶具有1900～2420pa的剪切模量，厚度是0.1～1000μm。
7.根据权利要求1～6任一项所述的用于神经再生的水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述纤维蛋白原溶液的浓度为10～60mg/ml例如20mg/ml；
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述交联的时间为2～1200s；
10.根据权利要求1～6任一项所述的水凝胶在制备用于神经再生制剂中的应用。
