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  由于車禍、疾病、自然災(zāi)害等，世界上每年有數(shù)百萬人的周圍神經(jīng)系統(tǒng)遭受重大損傷。不僅嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量，而且造成沉重的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。周圍神經(jīng)系統(tǒng)具有一定的自我修復(fù)能力，但對(duì)于較大的缺損，需要神經(jīng)導(dǎo)管橋接缺損的兩端，引導(dǎo)神經(jīng)再生，實(shí)現(xiàn)功能恢復(fù)。自體移植是理想的神經(jīng)修復(fù)替代物，但缺乏供體神經(jīng)，并且容易引起繼發(fā)性創(chuàng)傷和神經(jīng)瘤的形成。近年來，隨著人工合成可降解生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展，基于聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚碳酸酯及聚（丙交酯-己內(nèi)酯）（PLCL）等多種多樣的神經(jīng)導(dǎo)管被開發(fā)出來，如中空取向纖維導(dǎo)管、內(nèi)部填充水凝膠或三維支架導(dǎo)管、負(fù)載因子或藥物導(dǎo)管、摻雜或表面修飾導(dǎo)電物質(zhì)導(dǎo)管、負(fù)載雪旺細(xì)胞或干細(xì)胞等種子細(xì)胞導(dǎo)管等。神經(jīng)導(dǎo)管在調(diào)控神經(jīng)再生過程中雪旺細(xì)胞的定向遷移、神經(jīng)軸突的取向伸長(zhǎng)及巨噬細(xì)胞的促炎或抗炎表型方面十分重要。

  針對(duì)神經(jīng)再生過程中雪旺細(xì)胞的無序遷移、神經(jīng)軸突的散漫伸長(zhǎng)及巨噬細(xì)胞的表型分化等問題，浙江大學(xué)張德騰博士等利用微圖案的聚二甲基硅氧烷印章對(duì)聚酯PLCL薄膜進(jìn)行熱壓，在其表面引入四種尺寸的取向凹槽結(jié)構(gòu)的條帶圖案。將條帶化的聚酯薄膜胺解后靜電吸附氧化石墨烯（GO）納米片，發(fā)現(xiàn)GO納米片修飾的3/3mm條帶化聚酯材料表面可明顯促進(jìn)雪旺細(xì)胞（SCs）的集群遷移及其從細(xì)胞球中定向遷出、引導(dǎo)軸突取向伸長(zhǎng)并誘導(dǎo)骨髓來源巨噬細(xì)胞向具有抗炎促修復(fù)作用的M2表型分化。將此帶有物理拓?fù)湟龑?dǎo)結(jié)構(gòu)和生物活性信號(hào)的聚酯薄膜制備成神經(jīng)導(dǎo)管，植入大鼠體內(nèi)修復(fù)10 mm坐骨神經(jīng)缺損8周，發(fā)現(xiàn)該神經(jīng)導(dǎo)管可有效促進(jìn)缺損神經(jīng)的再生及功能的恢復(fù)。該新型神經(jīng)導(dǎo)管在臨床應(yīng)用方面展現(xiàn)出良好的潛力。

圖1. 具有條帶化微圖案和GO納米片修飾的PLCL膜的制備及其在體外和體內(nèi)引導(dǎo)神經(jīng)再生的示意圖。步驟1：將條帶化PDMS模板熱壓到PLCL膜上來創(chuàng)建微圖案；步驟2：將微圖案化的膜用1，6-己二胺/異丙醇溶液進(jìn)行胺解，靜電吸附GO納米片；步驟3：由微圖案化的PLCL / GO膜制備神經(jīng)導(dǎo)管；步驟4：將導(dǎo)管植入大鼠體內(nèi)以促進(jìn)大鼠坐骨神經(jīng)的再生。中間放大圖顯示，微圖案化的PLCL/GO膜可以調(diào)控SCs從其細(xì)胞球體中定向遷移，引導(dǎo)N2a細(xì)胞的神經(jīng)突取向并且誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分化為M2型。

圖2. 不同材料表面的雪旺細(xì)胞傷口愈合模型 (a-k) 及雪旺細(xì)胞從細(xì)胞球中遷出 (l-v)。 雪旺細(xì)胞種植在材料表面4h (a-j)及24 h后 (a1-j1)在(a,a1) flat, (b,b1) 3/3, (c,c1) 5/5, (d,d1) 10/10, (e,e1) 30/30, (f,f1) flat/GO, (g,g1) 3/3-GO, (h,h1) 5/5-GO, (i,i1) 10/10-GO,及(j,j1) 30/30-GO films的熒光照片。(k) 傷口愈合定量數(shù)據(jù)。(a-j) 雪旺細(xì)胞從細(xì)胞球中遷出24 h(l,l1) flat, (m,m1) 3/3, (n,n1) 5/5, (o,o1) 10/10, (p,p1) 30/30, (q,q1) flat/GO, (r,r1) 3/3-GO, (s,s1) 5/5-GO, (t.t1) 10/10-GO及(u,u1) 30/30-GO films的熒光照片。(v) 雪旺細(xì)胞從細(xì)胞球中遷出的定量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。(l-u) Scale bar為500 μm. *、** indicate statistically signi?cant difference at p < 0.05 and p < 0.01 levels, respectively. n=3.

圖3. 體內(nèi)再生神經(jīng)的評(píng)價(jià)。不同神經(jīng)導(dǎo)管修復(fù)手術(shù)4周及8周后再生神經(jīng)中間部位的免疫熒光染色復(fù)合照片。(a-j) of (a1-j1) S100β (for SCs), (a2-j2) NF200 (for axons), and (a3-j3) DAPI (for cell nuclei) by (a,f) flat, (b, g) 3/3, (c, h) flat/GO, and (d, i) 3/3-GO conduits, and (e, j) autografts post surgery in vivo for (a-e) 4 and (f-j) 8 weeks, respectively. (k) 再生軸突中 (l) S100β and (m) NF200 的百分比. * indicates statistically signi?cant difference at p < 0.05 level, n=4.

  該研究工作“Surface-anchored Graphene Oxide Nanosheets on Cell-scale Micropatterned Poly(D,L-lactide-co-caprolactone) Conduits Promote Peripheral Nerve Regeneration”作為封面論文發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces雜志上(doi:10.1021/acsami.9b20321)。論文的第一作者為浙江大學(xué)高分子系博士后張德騰，通訊作者為浙江大學(xué)高分子系高長(zhǎng)有教授。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.9b20321