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  由于車禍、疾病、自然災害等，世界上每年有數百萬人的周圍神經系統遭受重大損傷。不僅嚴重影響患者的生存質量，而且造成沉重的社會經濟負擔。周圍神經系統具有一定的自我修復能力，但對于較大的缺損，需要神經導管橋接缺損的兩端，引導神經再生，實現功能恢復。自體移植是理想的神經修復替代物，但缺乏供體神經，并且容易引起繼發性創傷和神經瘤的形成。近年來，隨著人工合成可降解生物醫用高分子材料的發展，基于聚乳酸、聚己內酯、聚碳酸酯及聚（丙交酯-己內酯）（PLCL）等多種多樣的神經導管被開發出來，如中空取向纖維導管、內部填充水凝膠或三維支架導管、負載因子或藥物導管、摻雜或表面修飾導電物質導管、負載雪旺細胞或干細胞等種子細胞導管等。神經導管在調控神經再生過程中雪旺細胞的定向遷移、神經軸突的取向伸長及巨噬細胞的促炎或抗炎表型方面十分重要。

  針對神經再生過程中雪旺細胞的無序遷移、神經軸突的散漫伸長及巨噬細胞的表型分化等問題，浙江大學張德騰博士等利用微圖案的聚二甲基硅氧烷印章對聚酯PLCL薄膜進行熱壓，在其表面引入四種尺寸的取向凹槽結構的條帶圖案。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，發現GO納米片修飾的3/3mm條帶化聚酯材料表面可明顯促進雪旺細胞（SCs）的集群遷移及其從細胞球中定向遷出、引導軸突取向伸長并誘導骨髓來源巨噬細胞向具有抗炎促修復作用的M2表型分化。將此帶有物理拓撲引導結構和生物活性信號的聚酯薄膜制備成神經導管，植入大鼠體內修復10 mm坐骨神經缺損8周，發現該神經導管可有效促進缺損神經的再生及功能的恢復。該新型神經導管在臨床應用方面展現出良好的潛力。

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引導神經再生的示意圖。步驟1：將條帶化PDMS模板熱壓到PLCL膜上來創建微圖案；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膜制備神經導管；步驟4：將導管植入大鼠體內以促進大鼠坐骨神經的再生。中間放大圖顯示，微圖案化的PLCL/GO膜可以調控SCs從其細胞球體中定向遷移，引導N2a細胞的神經突取向并且誘導巨噬細胞分化為M2型。

圖2. 不同材料表面的雪旺細胞傷口愈合模型 (a-k) 及雪旺細胞從細胞球中遷出 (l-v)。 雪旺細胞種植在材料表面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) 傷口愈合定量數據。(a-j) 雪旺細胞從細胞球中遷出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) 雪旺細胞從細胞球中遷出的定量統計數據。(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. 體內再生神經的評價。不同神經導管修復手術4周及8周后再生神經中間部位的免疫熒光染色復合照片。(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高分子系博士后張德騰，通訊作者為浙江大學高分子系高長有教授。

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