南開(kāi)孔德領(lǐng)、朱美峰聯(lián)合斯蒂文斯理工學(xué)院王紅軍：3D打印定向微纖維用于周?chē)�神�?jīng)再生

來(lái)源： EFL生物3D打印與生物制造

具有感覺(jué),、運(yùn)動(dòng)功能缺失的外周神經(jīng)損傷常伴發(fā)神經(jīng)痛，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量,。針對(duì)神經(jīng)損傷,，現(xiàn)有的臨床干預(yù)標(biāo)準(zhǔn)是端端吻合，但是僅適用于幾毫米的缺損,。對(duì)于不能通過(guò)無(wú)張力縫合的長(zhǎng)段神經(jīng)缺失,，自體神經(jīng)移植被認(rèn)為是修復(fù)的金標(biāo)準(zhǔn)。但是他仍存在諸多缺陷：二次手術(shù),、可用性有限,、大小不匹配和神經(jīng)瘤形成的風(fēng)險(xiǎn)等，限制了它在臨床上的廣泛應(yīng)用,。近幾十年來(lái),，神經(jīng)導(dǎo)管已經(jīng)成為有前景的自體移植的替代品，管腔內(nèi)的纖維填充材料可以通過(guò)增加表面和接觸引導(dǎo)促進(jìn)再生,，從而促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的遷移和排列,，然而，填充纖維對(duì)再生能力的免疫調(diào)節(jié)作用卻很少受到關(guān)注,。

近期,，南開(kāi)大學(xué)孔德領(lǐng)、朱美峰聯(lián)合斯蒂文斯理工學(xué)院的王紅軍團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Biomaterials上題為Aligned microfiber-induced macrophage polarization to guide schwann-cell-enabled peripheral nerve regeneration的文章,，利用熔體紡絲(即生成微纖維)和靜電紡絲(即生成納米纖維)兩種方法來(lái)構(gòu)建定向微纖維束芯(即填充劑)和隨機(jī)組織的納米纖維鞘組成的復(fù)合神經(jīng)導(dǎo)管,。經(jīng)觀察，定向微纖維核心促進(jìn)巨噬細(xì)胞募集并極化為M2表型,，進(jìn)而通過(guò)細(xì)胞間相互作用使Schwann細(xì)胞（SCs)遷移,、增殖和成熟，實(shí)現(xiàn)軸突延伸,，并分泌旁分泌因子,，最終導(dǎo)致神經(jīng)功能的恢復(fù),。

生物材料在促進(jìn)定向組織再生(如周?chē)�神�?jīng)再生)中所傳遞的拓?fù)渚�索的機(jī)械學(xué)理解仍然很大程度上難以捉摸。在這里,，研究人員設(shè)計(jì)了由定向微纖維束芯和隨機(jī)組織的納米纖維鞘組成的神經(jīng)導(dǎo)管,，特別研究了微纖維定向?qū)χ車(chē)�神�?jīng)再生的調(diào)節(jié)機(jī)制。通過(guò)全面而系統(tǒng)的分析,，研究人員能夠闡明與導(dǎo)管輔助神經(jīng)再生相關(guān)的復(fù)雜的生物反應(yīng)級(jí)聯(lián),，即定向微纖維促進(jìn)巨噬細(xì)胞募集和隨后的促愈合表型極化，進(jìn)而促進(jìn)雪旺細(xì)胞(SC)遷移,，髓鞘化和軸突延伸,。植入術(shù)后3個(gè)月，大鼠坐骨神經(jīng)損傷后神經(jīng)再生明顯改善,，電生理功能增強(qiáng),，坐骨神經(jīng)功能指數(shù)增強(qiáng)，肌肉萎縮減輕,。這些結(jié)果為生物材料通過(guò)免疫調(diào)節(jié)功能神經(jīng)組織再生的拓?fù)湔{(diào)控提供了重要的見(jiàn)解,。

圖1 神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)定向微纖維引導(dǎo)神經(jīng)再生的關(guān)鍵過(guò)程示意圖

神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)定向的微纖維作為引導(dǎo)繩，在長(zhǎng)而黑暗的隧道中引導(dǎo)相關(guān)細(xì)胞,。外周神經(jīng)損傷后,，巨噬細(xì)胞可以通過(guò)炎癥迅速被招募到定向微纖維的表面，并在微纖維的地形線索下極化為促愈合M2亞型,，進(jìn)而促進(jìn)遷移,，干細(xì)胞的增殖和髓鞘化以及軸突沿超細(xì)纖維繩的延伸。因此,，神經(jīng)導(dǎo)管提供了一個(gè)有利于神經(jīng)再生的刺激和支持微環(huán)境,。更具體地說(shuō)，在外周神經(jīng)損傷時(shí),，受傷殘肢的神經(jīng)細(xì)胞更像是一群迷路的游客,，而招募的巨噬細(xì)胞則是這些游客的向?qū)А．?dāng)導(dǎo)游發(fā)現(xiàn)超細(xì)纖維繩索可以通向出口(遠(yuǎn)端神經(jīng))時(shí),，他們會(huì)向迷路的游客發(fā)送信息,，引導(dǎo)他們快速行走，沿著繩索走下去,。最終實(shí)現(xiàn)功能性神經(jīng)再生,。

在生物材料支持的神經(jīng)再生中，拓?fù)湟龑?dǎo)的必要性已被明顯證實(shí);然而,，潛在的機(jī)制仍然不清楚,。一個(gè)獨(dú)特的管道配置和體外和體內(nèi)綜合分析表明,超細(xì)纖維在神經(jīng)導(dǎo)管能夠招募巨噬細(xì)胞在一個(gè)豐富的數(shù)量然后極化及時(shí)促進(jìn)修復(fù) M2表型,進(jìn)而增強(qiáng)SCs的遷移、增殖和髓鞘化,，以及軸突的延伸,，促進(jìn)受損神經(jīng)的功能再生,。巨噬細(xì)胞參與定向微纖維引導(dǎo)的神經(jīng)再生可以在示意圖1中描述。綜上所述,，該研究為神經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)神經(jīng)再生的有利作用提供了有力的證據(jù),。此外，使用FDA批準(zhǔn)的神經(jīng)引導(dǎo)導(dǎo)管材料也將加速向大型動(dòng)物模型甚至臨床試驗(yàn)的轉(zhuǎn)化,。顯然，對(duì)周?chē)�神�?jīng)誘導(dǎo)再生的拓?fù)渚�索機(jī)制的深入解讀有助于促進(jìn)再生生物材料的發(fā)展,。

參考文獻(xiàn)


Xianhao Dong, Siyang Liu, et al. Aligned microfiber-induced macrophage polarization to guide schwann-cell-enabled peripheral nerve regeneration]. Biomaterials
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120767