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  在神經(jīng)組織工程基礎(chǔ)研究中，常以大鼠、兔子或狗等動(dòng)物為模型，通過手術(shù)造成周圍神經(jīng)缺損，再以各種神經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)行橋接，對神經(jīng)缺損進(jìn)行修復(fù)，并通過一系列方法評價(jià)其修復(fù)效果。目前，通常在一定修復(fù)時(shí)間后于麻醉狀態(tài)下手術(shù)暴露神經(jīng)，通過電生理檢測方法初步評價(jià)神經(jīng)功能修復(fù)程度。然后處死動(dòng)物，通過HE切片、免疫熒光切片和透射電鏡切片觀察等方法進(jìn)一步評價(jià)修復(fù)效果以及研究其修復(fù)機(jī)制。如果各個(gè)階段都要處死動(dòng)物，那將需要較多的動(dòng)物數(shù)量，而且麻醉、手術(shù)等不可避免地對動(dòng)物造成傷害。是否可以尋找到更為簡便、無損、節(jié)約動(dòng)物用量、減少動(dòng)物處死的評價(jià)方法呢?

  為此，武漢大學(xué)教授陳云課題組在前期工作 (ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 2781?2795；Chemical Engineering Journal 2018, 341, 402–413；Journal of Materials Chemistry B 2019, DOI: 10.1039/c9tb00902g) 基礎(chǔ)上，在羥乙基纖維素/大豆蛋白質(zhì)復(fù)合海綿上原位聚合苯胺(結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性能和電阻與形變的關(guān)系及其穩(wěn)定性如圖1所示)，經(jīng)過一系列體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該海綿材料不僅具有一定的導(dǎo)電性，而且其電阻隨著外在壓力/形變而變化。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)以此材料構(gòu)建的傳感器與人體接觸時(shí)，會(huì)對人的一些行為(如圖2所示的咳嗽、手指彎曲、手臂伸縮、腹部呼吸和行走等)產(chǎn)生明顯響應(yīng)。因此，基于此類導(dǎo)電海綿材料的傳感器在人機(jī)界面互作信號的檢測方面可能具有應(yīng)用潛能。

圖1. 羥乙基纖維素/大豆蛋白導(dǎo)電海綿的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性能和電阻與形變的關(guān)系及其穩(wěn)定性

圖2 基于導(dǎo)電海綿的傳感器用于檢測人體行為信號

  更有意義的是，在進(jìn)行常規(guī)的大鼠神經(jīng)缺損修復(fù)實(shí)驗(yàn)之后，將此類傳感器裝置與受損肢端的足底接觸，發(fā)現(xiàn)大鼠在自由生活過程中，裝置會(huì)將其運(yùn)動(dòng)能力與狀況以電信號形式傳遞到接收器上(圖3)，與未受損肢端相比較，可客觀反映受損肢端的神經(jīng)修復(fù)程度。

圖3 基于導(dǎo)電海綿的傳感器監(jiān)測大鼠坐骨神經(jīng)損傷修復(fù)的示意圖

  通過與大鼠神經(jīng)修復(fù)后的電生理檢測評價(jià)結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)利用導(dǎo)電海綿傳感器評價(jià)的結(jié)果與電生理檢測結(jié)果高度一致(圖4)。有趣的是，經(jīng)過對檢測結(jié)果進(jìn)行歸一化處理之后，可以建立一個(gè)新的評價(jià)神經(jīng)修復(fù)的評分公式：IF評分=(（I-I₀）/I₀)電流強(qiáng)度×電流頻率（I, 電流強(qiáng)度；F，電流頻率）。所以，與傳統(tǒng)的電生理檢測方法相比，不僅效果相當(dāng)，而且具有無損、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)和簡便等優(yōu)點(diǎn)，也不必在各個(gè)階段處死動(dòng)物，對神經(jīng)組織工程的基礎(chǔ)研究具有應(yīng)用價(jià)值。

圖4 電生理與導(dǎo)電海綿傳感器檢測神經(jīng)修復(fù)結(jié)果對比

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Nanoscale (2019, DOI: 10.1039/c9nr03925b)上。論文的第一作者為武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士生吳平，通訊作者為武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院陳云教授。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/nr/c9nr03925b   

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