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[原创]蜂窝状纳米纤维导管修复周围神经损伤（2018-07-20 15:24:00）

标签：纳米纤维  

周围神经损伤是一个严重影响患者生活质量的问题。由于受到周围神经系统再生能力的限制，希望在病变部位移植桥。自体神经移植是临床上用于修复周围神经损伤的“金标准”。然而，其存在供体来源缺乏、造成供体部位二次损伤或导致供体部位神经感觉功能丧失等缺点。为此，提供合适的神经导管（NGCs）代替自体神经进行神经修复，达到周围神经损伤的修复和重建目的。静电纺丝技术可以制备具有高度多孔结构以及其能够形成单轴对齐阵列纳米纤维导管，因此，其构建神经导管材料具有较好的应用前景。

近日，美国乔治亚里学院夏幼南教授课题组通过电纺PCL成功制备了可生物降解的多管状蜂窝结构的电纺纳米纤维导管。PCL用于制造纳米纤维，具有良好的生物相容性和生物降解性。由PCL制成的支架可以完全被吸收并且在体内约1-4年内降解。通过卷起双层垫形成一个小管，内层有单轴排列的纤维，为其提供纵向引导轴突延伸。管的边界使用PCL溶液密封。之后，组装七个同样的小管形成六角形阵列并包裹在较大管的内腔中。一个小管位于中心，而其他位于外围，得到蜂窝结构。此外，管腔的直径可以通过调整小管和大管的长度控制。在PBS中浸泡3个月后，导管保留蜂窝结构而不会坍塌。研究表明，这样的管道也足以抵抗缝合过程中的处理和撕裂。

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图1 A）单管的横截面，B）侧视图，C）由七个管组成的多管状导管的横截面大管内腔内的小管，D）多管状导管横截面

SEM图中可以看出，横截面的整体形态为蜂窝结构。小管内侧的纤维单轴排列。从纵向看，可以清楚观察到，小管的壁保留了高度多孔的结构。

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图2 不同放大倍数的多管状导管的SEM图像 A-C）横向截面，D-F）纵向面

骨髓干细胞（BMSCs）在电纺纤维上粘附并生长，并且几乎覆盖了管的整个表面。此外，BMSCs显示肌动蛋白网络，组成大量平行排列纤维的长轴。为了探究导管的生物相容性，研究者考察了BMSCs在导管中的存活情况以及导管中细胞的活力。研究结果表明细胞存活并在管道中增殖。培养7天后，细胞生长能力高于第1天（p <0.05，n = 3）。电纺纤维固有的高度多孔结构确保细胞之间充分运输营养物和废物和保持细胞存活的环境。

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图3 在多管状导管（长度= 4.2cm）中孵育7天后BMSC的荧光显微照片

沿着导管的纵向轴线，细胞的圆周分布与小管没有显著差异位置，表明细胞在纵向上保持存活。导管的纵轴，细胞几乎覆盖在整个表面上。在不同的小管中，细胞分布没有重大差异。特别是在位于导管中心的小管，仍然发现了细胞的存在。这归因于控制良好的细胞接种程序并且在管道期间连续旋转管道孵育，确保骨髓间充质干细胞在所有的粘附小管。所有小型骨髓间充质干细胞均匀分布导管确保引导轴突的整个导管中的衍生细胞再生。

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图4 孵育7天后分布在多管状导管中的BMSCs的荧光显微照片

小管中的细胞无明显差异，表明了衍生细胞在细胞纵轴上保持存活。在不同的小管中，细胞密度显示出一些差异。细胞没有覆盖管的整个表面，会有一些区域没有被细胞占据。骨髓间充质干细胞可以转分化导管中的施万细胞样细胞和分布在管道上衍生细胞。七个小管和其中的衍生细胞将有利于指导和促进轴突再生，以改善和修复神经损伤。

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图7 衍生细胞在多管状导管中的分布的荧光显微照片