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蘇大李剛教授/王曉沁教授/塔夫茨大學David Kaplan院士團隊Acta Biomater.: 蠶絲/鎂絲復合編織神經導管

2022-03-24 來源：高分子科技

周圍神經修復術是一種常見但具有極大挑戰性的手術治療方法，其中自體神經移植方法是修復神經缺損的“金標準”。然而，由于自體供體神經匹配困難且來源有限，供體區域因二次手術容易引起感染、疤痕及神經瘤等并發癥發生率高，并且異體神經移植存在交叉感染、疾病傳播和免疫排異反應等問題，因此，臨床治療上對神經替代治療方案有巨大需求。醫學和材料研究人員不斷尋找合適的人造神經移植材料來代替、引導和促進神經再生，幫助神經功能恢復和重建。

蘇州大學現代絲綢國家工程實驗室李剛教授、王曉沁教授和美國塔夫茨大學David Kaplan院士團隊合作，選用蠶絲和鎂絲復合編織成導管內層，選用絲素蛋白和殼聚糖經過梯度冷凍干燥技術開發了一種具有梯度孔隙結構導管外層、具有優良生物力學性能的復合神經導管。如圖1所示，該神經導管的制備過程簡單高效和綠色環保。該神經導管在8周的大鼠坐骨神經移植手術中表現優良，具有促進神經再生和修復的作用。該項工作以“Porous nerve guidance conduits reinforced with braided composite structures of silk/magnesium filaments for peripheral nerve repair”為題發表在國際期刊Acta Biomaterialia上（DOI: 10.1016/j.actbio.2021.07.028）。蘇州大學碩士研究生張淑軍（現就讀哈爾濱工業大學博士生）、蘇州大學實驗動物中心王婧為共同第一作者，美國國家工程院院士、美國國家衛生研究院首席科學家、美國塔夫茨大學David Kaplan教授、蘇州大學王曉沁教授和李剛教授為共同通訊作者。該工作得到了國家重點研發計劃、中國紡織工業聯合會“紡織之光”項目以及江蘇高校中外合作辦學平臺項目支持。

圖1 S/Mg-SF/CS 神經導管的制造工藝示意圖及神經修復性能的生物學評價方法：生物相容性材料、適當的物理機械指導和合適的生物微環境是促進受損神經功能恢復的關鍵因素。

圖2 S/Mg-SF/CS 神經導管的物理化學性質表征：該神經導管的抗壓強度達到2.8±0.2N，并在大鼠6周的皮下植入中證明了其在體內的可持續的生物力學性能。

圖3 構建Sprague-Dawley（SD）大鼠坐骨神經缺損10 mm修復模型：在8周的大鼠坐骨神經移植手術中，腓腸肌作為與運動和感覺功能相關的靶向肌肉，NGCs組達到自體組的83.5%。

圖4 S/Mg-SF/CS 神經導管植入大鼠模型樣本中神經再生的生物學分析，Mg離子參與了人體300多種基本生化反應，包括ATP、DNA和蛋白質的合成，合適濃度的Mg離子改善了大鼠的神經修復和損傷，同時補充Mg離子可改善創傷后鈍性損傷大鼠的神經功能和記憶，Mg離子刺激酪氨酸激酶，對神經元代謝有積極作用；Mg還能防止中樞神經系統損傷后的細胞死亡。

圖5 S/Mg-SF/CS 神經導管植入大鼠模型樣本中遠端再生神經髓鞘的 TEM 圖：NGC兩端的神經端口生長良好，透射鏡(TEM)觀察再生神經遠端時，自體移植物與S/Mg-SF/CS組遠端髓鞘直徑和厚度無顯著差異，說明本研究中S/Mg-SF/CS神經導管促進了受損神經的生長，提供了適當的物理機械指導，提示該方法在人工神經移植中具有潛在的應用價值。

上述研究結果表明，該團隊開發的神經導管具有力學性能優良、生物相容性好以及能夠有效促進神經再生功能，具有神經外科應用的潛在價值。該工作是團隊近期關于神經導管相關研究的最新進展之一（Bioactive Materials, 2022, 11: 57-76；紡織學報, 2022, 43(2):125-131），該項研究目前已經獲得多項中國發明專利授權和申請了國際PCT專利。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2021.07.028

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（責任編輯：xu）

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