用于周圍神經再生的高精度近場直寫異質結構

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

自體移植通常用于修復較大的神經損傷，但其存在供體神經不足、供體神經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，神經引導導管（NGCs）已被廣泛研究以促進損傷后的周圍神經組織再生，它能夠有效地引導神經元的軸突伸展和促進神經再生。

丹麥奧胡斯大學多學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和光催化刺激在內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構的多功能支架可高度加速并引導神經突長出，顯示出其作為NGC增強周圍神經再生的巨大潛力。

圖1 光催化支架制作過程示意圖

研究了不同拓撲結構（長寬比例、交叉角度）支架對神經細胞的定向引導、增殖和軸突生長情況。通過觀察軸突在復合支架中的生長，發(fā)現(xiàn)矩形圖案支架上的神經突在沿其長臂方向誘導了更多的偏向生長，且隨著兩臂間角度的減小，神經突沿長臂（0°）方向顯示出優(yōu)先生長。因此，通過調整兩臂之間的長度比和角度，支架可以引導神經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支架上神經突。發(fā)現(xiàn)可見光催化刺激明顯改善PC12細胞的神經突生長。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細胞的分化過程有關，從而調節(jié)神經突的生長。

最后，基于各向異性的微圖案結構，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性雙層系統(tǒng)自組裝獲得NGCs。PC-12細胞在“卷起式”NGCs中能夠向神經元分化并定向生長。因此，該支架在修復周圍神經損傷的巨大潛力。

圖2 不同拓撲結構和交叉角度對神經細胞生長的影響

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