用于周圍神經(jīng)再生的高精度近場直寫異質(zhì)結(jié)構(gòu)

供稿人：周佳佳、王玲
供稿單位：西安交通大學(xué)機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

自體移植通常用于修復(fù)較大的神經(jīng)損傷，但其存在供體神經(jīng)不足、供體神經(jīng)與受損部位之間大小和形態(tài)不匹配等缺陷。在探索自體移植替代方法的過程中，神經(jīng)引導(dǎo)導(dǎo)管（NGCs）已被廣泛研究以促進損傷后的周圍神經(jīng)組織再生，它能夠有效地引導(dǎo)神經(jīng)元的軸突伸展和促進神經(jīng)再生。

丹麥奧胡斯大學(xué)多學(xué)科交叉納米研究中心Menglin Chen教授團隊采用基于近場直寫工藝（MEW）技術(shù)通過精確的形貌控制和光催化劑g-C3N4的后修飾，將包括各向異性形貌指導(dǎo)和光催化刺激在內(nèi)的生物物理線索整合到3D聚合物支架中。具有各向異性圖案結(jié)構(gòu)的多功能支架可高度加速并引導(dǎo)神經(jīng)突長出，顯示出其作為NGC增強周圍神經(jīng)再生的巨大潛力。

圖1 光催化支架制作過程示意圖

研究了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（長寬比例、交叉角度）支架對神經(jīng)細(xì)胞的定向引導(dǎo)、增殖和軸突生長情況。通過觀察軸突在復(fù)合支架中的生長，發(fā)現(xiàn)矩形圖案支架上的神經(jīng)突在沿其長臂方向誘導(dǎo)了更多的偏向生長，且隨著兩臂間角度的減小，神經(jīng)突沿長臂（0°）方向顯示出優(yōu)先生長。因此，通過調(diào)整兩臂之間的長度比和角度，支架可以引導(dǎo)神經(jīng)突在特定方向上的主要延伸。

另外，通過制備光催化支架，研究了單色光（450 nm）下PCL-GO-C3N4支架上神經(jīng)突。發(fā)現(xiàn)可見光催化刺激明顯改善PC12細(xì)胞的神經(jīng)突生長。原因是基于光催化的系統(tǒng)可能會通過觸發(fā)ROS，其參與重要的信號通路，與PC12細(xì)胞的分化過程有關(guān)，從而調(diào)節(jié)神經(jīng)突的生長。

最后，基于各向異性的微圖案結(jié)構(gòu)，探索了用于植入的NGC組件。采用“卷起式”手動軋制或溫度響應(yīng)性雙層系統(tǒng)自組裝獲得NGCs。PC-12細(xì)胞在“卷起式”NGCs中能夠向神經(jīng)元分化并定向生長。因此，該支架在修復(fù)周圍神經(jīng)損傷的巨大潛力。

圖2 不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和交叉角度對神經(jīng)細(xì)胞生長的影響

參考文獻(xiàn)：
3D anisotropic photocatalytic architectures asbioactive nerve guidance conduits for peripheral neural regeneration, 2020. 9(253).