張婉衡，劉萍萍，鄭國(guó)強(qiáng)

(1.鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 河南 鄭州 450001；2.鄭州大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院， 河南 鄭州 450001)

·綜述·

神經(jīng)修復(fù)導(dǎo)管管壁結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展

張婉衡1，劉萍萍2，鄭國(guó)強(qiáng)1

(1.鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 河南 鄭州 450001；2.鄭州大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院， 河南 鄭州 450001)

神經(jīng)導(dǎo)管是運(yùn)用組織工程學(xué)的原理和方法，用生物或非生物材料制成的、可以在周圍神經(jīng)損傷斷端建立神經(jīng)橋接的管狀結(jié)構(gòu)，它為損傷的神經(jīng)提供適當(dāng)?shù)纳窠?jīng)再生微環(huán)境。神經(jīng)導(dǎo)管不同的管壁結(jié)構(gòu)對(duì)神經(jīng)再生有一定的影響。神經(jīng)導(dǎo)管由單層結(jié)構(gòu)發(fā)展到雙層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)，通過不同管壁結(jié)構(gòu)的探索來提高神經(jīng)修復(fù)和再生的效果取得了一定進(jìn)展。但是目前尚未完全仿制出具有天然神經(jīng)結(jié)構(gòu)的支架，無論單層、雙層還是多層結(jié)構(gòu)的神經(jīng)修復(fù)導(dǎo)管仍存在一些問題。神經(jīng)導(dǎo)管在神經(jīng)修復(fù)中的應(yīng)用前景廣闊，制造出力學(xué)相容性優(yōu)異、生物降解性良好、同時(shí)具有完整三維結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管是具有探索意義的一個(gè)方向。

神經(jīng)修復(fù)； 神經(jīng)導(dǎo)管； 神經(jīng)再生； 管壁結(jié)構(gòu)

Abstract：Nerve conduits with tubular structure using the principle and method of tissue engineering,made of biomaterial or non-biomaterial materials are used to bridge the gap between the proximal and the distal nerve stumps.It could provide appropriate micro-environment for nerve repair and regeneration.Nerve conduits with different wall structures take good effect on nerve regeneration.The researches on different wall structure have made some progress.While the tubular nerve constructs with highly aligned architecture mimicking the native tissue have not yet developed.Both the single-layer/double-layer and multilayer structure of nerve conduits still have some problems.The development of nerve conduits is promising but how to fabricate a nerve conduit with excellent mechanical properties,good biodegradability,and complete three-dimensional structure is a meaningful direction.

Keywords：nerve repair； nerve conduit； nerve regeneration； wall structure

0 前言

近年來，隨著工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，周圍神經(jīng)損傷發(fā)生率逐年上升。周圍神經(jīng)損傷會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)和感覺功能障礙并有可能引發(fā)終身殘疾[1]，因此神經(jīng)再生問題成為了醫(yī)學(xué)界的重大難題[2]。當(dāng)神經(jīng)缺損距離較短時(shí)，通常采用“端對(duì)端”吻合技術(shù)，直接對(duì)神經(jīng)兩斷端進(jìn)行縫合[3]，但長(zhǎng)距離神經(jīng)缺損卻無法直接進(jìn)行縫合，所以自體神經(jīng)移植被應(yīng)用于修復(fù)長(zhǎng)距離的神經(jīng)損傷，成為目前臨床進(jìn)行神經(jīng)修復(fù)的主要手段[4]。然而由于供體來源有限、組織結(jié)構(gòu)難以匹配等原因，未能在臨床上廣泛使用[5]，而其他方法(如：異體移植)會(huì)不可避免地帶來免疫排斥反應(yīng)，需要聯(lián)合應(yīng)用免疫抑制劑，影響患者的生活質(zhì)量，并且移植成功率較低[6]，這些問題引發(fā)了研究者們對(duì)神經(jīng)修復(fù)進(jìn)行進(jìn)一步的探索。目前隨著組織工程的發(fā)展，用組織工程學(xué)的基本原理和方法構(gòu)建神經(jīng)修復(fù)導(dǎo)管成為研究熱點(diǎn)[7-10]。它是根據(jù)神經(jīng)再生的生物學(xué)特性，運(yùn)用組織工程學(xué)的原理和方法，用生物或非生物材料設(shè)計(jì)和制作的管狀結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于修復(fù)周圍神經(jīng)損傷。它能在斷損神經(jīng)兩端建立橋接，使神經(jīng)軸突沿著管壁從近端向遠(yuǎn)端生長(zhǎng)[11]。神經(jīng)修復(fù)是非常復(fù)雜的生物學(xué)問題，調(diào)節(jié)不同的導(dǎo)管構(gòu)型對(duì)神經(jīng)再生修復(fù)有著良好的作用?，F(xiàn)將不同結(jié)構(gòu)神經(jīng)修復(fù)導(dǎo)管的最新進(jìn)展作如下綜述。目前常用的神經(jīng)修復(fù)導(dǎo)管按其管壁結(jié)構(gòu)可分為：?jiǎn)螌印㈦p層和多層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管。

1 單層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管

科學(xué)家們最早對(duì)具有單層結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)行了相關(guān)研究。早在19世紀(jì)末就出現(xiàn)了首例關(guān)于神經(jīng)再生導(dǎo)管的報(bào)道，Gluck首次嘗試采用脫骨鈣制成骨制導(dǎo)管橋接神經(jīng)缺損部位，來進(jìn)行周圍神經(jīng)損傷的修復(fù)。隨后，Vanliar應(yīng)用去石灰骨導(dǎo)管成功橋接并修復(fù)3 cm長(zhǎng)的神經(jīng)損傷。1898年，F(xiàn)orssan提出了神經(jīng)趨化生長(zhǎng)學(xué)說，為神經(jīng)導(dǎo)管的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代，Lundborg等[12]利用Y型硅膠管實(shí)驗(yàn)首次建立了神經(jīng)再生室的模型，成功修復(fù)了大鼠10 mm的坐骨神經(jīng)缺損。此后，關(guān)于神經(jīng)導(dǎo)管修復(fù)神經(jīng)損傷的研究開始進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期[13-15]。有大量研究證明，在軸突形成的過程中，具有引導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的取向結(jié)構(gòu)和加入一定的生長(zhǎng)因子可以促進(jìn)軸突生長(zhǎng)[16]。Chen等[17]通過設(shè)計(jì)組裝了新的接收裝置和調(diào)節(jié)靜電紡絲的工藝參數(shù)，成功制備出纖維表面具有縱向溝槽的單層的完整管狀支架，將其植入大鼠坐骨神經(jīng)損傷模型中進(jìn)行觀察研究，并與纖維表面無溝槽的管狀支架和自體神經(jīng)移植進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過電生理、大鼠行進(jìn)路線、腓腸肌、三重免疫熒光法和免疫組織化學(xué)法等一系列分析表明，納米纖維表面的縱向溝槽可以有效提高坐骨神經(jīng)的再生。因?yàn)槔w維表面縱向溝槽的引入，使之形成高度有序的二級(jí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)比表面積大大增加，有利于細(xì)胞黏附和生長(zhǎng)。這種由取向納米纖維組成且纖維表面上具有縱向排列溝槽的多孔導(dǎo)管支架為周圍神經(jīng)修復(fù)與再生提供了新的方法。Johnson等[18]利用3D打印的方法設(shè)計(jì)并制作了單層結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管。3D打印方法可以程序化地整合神經(jīng)通路的仿生物理結(jié)構(gòu)和生化功能，制備出解剖學(xué)準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的幾何支架；同時(shí)它可以提供重要信息，包括原生的仿生學(xué)解剖結(jié)構(gòu)、特定的物理引導(dǎo)(如：微槽結(jié)構(gòu)及以梯度釋放生長(zhǎng)因子形式表現(xiàn)的生化信號(hào))。在神經(jīng)修復(fù)中，當(dāng)面對(duì)復(fù)雜的分岔混合神經(jīng)通路時(shí)，可以將原始組織結(jié)構(gòu)作為幾何基板進(jìn)行仿制和應(yīng)用，為復(fù)雜的不同部位神經(jīng)修復(fù)再生問題提供了較為普遍的解決策略，如圖1所示。圖1(b)中箭頭處為“經(jīng)染色的細(xì)胞”部位。

(a) 表面具有取向結(jié)構(gòu)

(b) 原始神經(jīng)元細(xì)胞在神經(jīng)導(dǎo)管上的培養(yǎng)情況

Yucel等[19]設(shè)計(jì)了一種可生物降解的聚酯基神經(jīng)導(dǎo)管，將電紡的納米纖維放到表面經(jīng)過微處理的多孔薄膜上，然后卷繞多孔薄膜使之成為管狀結(jié)構(gòu)，再用丙烯酸酯作為膠黏劑固定后得到神經(jīng)導(dǎo)管。這種導(dǎo)管包含內(nèi)外兩種結(jié)構(gòu)：外部的單層管壁是用模板法澆鑄成型的多孔膜，它為導(dǎo)管提供了足夠的力學(xué)支撐；內(nèi)部填充物是靜電紡絲納米纖維，它為軸突生長(zhǎng)提供了導(dǎo)向作用，同時(shí)起到保護(hù)作用的外管的降解速率小于內(nèi)部的取向纖維，在神經(jīng)修復(fù)得以完全實(shí)現(xiàn)后逐漸降解。外部管狀結(jié)構(gòu)的尺寸、孔隙率和孔徑顯示它能保證原生的適合神經(jīng)再生細(xì)胞的遷徙、排列和存活，且具有較高的力學(xué)強(qiáng)度,能為神經(jīng)再生提供保護(hù)作用；內(nèi)部的取向納米纖維沿著外管管壁縱向溝槽的方向排布，其性能尤其受到聚合物濃度的影響。這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在神經(jīng)修復(fù)再生的研究上具有重要的意義，為神經(jīng)修復(fù)的發(fā)展提供了一種新的思路。

許多研究證明，在體外實(shí)驗(yàn)中材料表面形貌會(huì)影響細(xì)胞的生物學(xué)行為。Wang等[20]利用靜電紡絲技術(shù)成功制備出了微管陣列膜，并研究了具有獨(dú)特的縱向表面形貌的微管陣列膜在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中促進(jìn)周圍神經(jīng)再生的效率，通過將雪旺細(xì)胞、脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元種植在微管陣列膜上,研究這種縱向排布結(jié)構(gòu)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的生物學(xué)特性和生物學(xué)行為的影響。結(jié)果表明，微管陣列膜在不影響其他關(guān)鍵生物學(xué)特性表達(dá)(如：細(xì)胞增殖及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá))的情況下，可有效引導(dǎo)雪旺細(xì)胞的定向遷移。此外，微管陣列膜還可以引導(dǎo)不同類型的神經(jīng)元突起進(jìn)行定向延伸。同時(shí)，由掃描電子顯微鏡(SEM)的結(jié)果顯示，微管陣列膜的定向引導(dǎo)作用是由基體中較小的神經(jīng)纖維和微管陣列膜中膠原纖維協(xié)同作用的結(jié)果。這一研究表明，這種微管陣列膜可以通過修改重要的生物學(xué)行為及引導(dǎo)定向神經(jīng)生長(zhǎng)來促進(jìn)周圍神經(jīng)再生，具有極為重要的意義。圖2所示為左旋聚乳酸(PLLA)微管陣列纖維膜表面的SEM圖。

(a) 表面上有縱向排列的溝槽

(b) 微管陣列的薄膜的橫截面結(jié)構(gòu)

(c) 高分辨率下孔洞可見

(d) 微管陣列纖維膜以及神經(jīng)導(dǎo)管結(jié)構(gòu)

一般來說，這種單層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制作，同時(shí)它可以提供引導(dǎo)軸突生長(zhǎng)的取向的表面形貌結(jié)構(gòu)，具有較好的修復(fù)效果，在神經(jīng)修復(fù)的早期一直是研究熱點(diǎn)，許多研究者都致力于怎樣提供表面取向結(jié)構(gòu)而最大化細(xì)胞遷移和排列生長(zhǎng)的效果，并取得了一定的進(jìn)展[21-22]。但是，單層管狀結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管存在著諸多問題，比如力學(xué)相容性問題。當(dāng)力學(xué)強(qiáng)度過小時(shí)，神經(jīng)導(dǎo)管在外科手術(shù)過程中無法提供一定的力學(xué)支撐，導(dǎo)致導(dǎo)管撕裂變形；而當(dāng)力學(xué)強(qiáng)度過大時(shí)，導(dǎo)管在植入動(dòng)物體后，又會(huì)對(duì)其他組織造成機(jī)械性損傷。所以，良好的力學(xué)相容性對(duì)神經(jīng)導(dǎo)管在神經(jīng)修復(fù)中的應(yīng)用是十分重要的。

2 雙層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管

隨著神經(jīng)導(dǎo)管的發(fā)展和對(duì)結(jié)構(gòu)要求的進(jìn)一步提高，雙層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管應(yīng)運(yùn)而生。它具有更好的力學(xué)相容性，能為神經(jīng)再生提供穩(wěn)定的微環(huán)境。Zhu等[23]通過靜電紡絲過程制作了具有雙層結(jié)構(gòu)的三維無縫的多孔納米纖維神經(jīng)導(dǎo)管。其內(nèi)腔表面有縱向?qū)R的電紡纖維，外層是隨機(jī)排列的納米纖維，以提供結(jié)構(gòu)支撐。實(shí)驗(yàn)證明，這種結(jié)構(gòu)有利于纖維被膜的形成，經(jīng)過組織形態(tài)學(xué)和電生理學(xué)測(cè)評(píng)發(fā)現(xiàn)，這種雙層結(jié)構(gòu)的修復(fù)效果堪與自體神經(jīng)移植相媲美。

Xie等[24]利用靜電紡絲的方法構(gòu)建模仿神經(jīng)再生模式的雙層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管。與由單層取向納米纖維構(gòu)成的神經(jīng)導(dǎo)管不同，雙層的神經(jīng)導(dǎo)管由內(nèi)層的取向納米纖維和外層的無序排列納米纖維構(gòu)成，因?yàn)闊o序排列納米纖維各向同性的力學(xué)特性，雙層神經(jīng)導(dǎo)管優(yōu)異的力學(xué)性能而使其在外科手術(shù)期間有更好的耐撕裂特性。分別將背根神經(jīng)節(jié)種植在雙層神經(jīng)導(dǎo)管支架上和植入大鼠坐骨神經(jīng)損傷模型中，通過評(píng)估神經(jīng)突起的生長(zhǎng)、骨形態(tài)計(jì)量學(xué)分析和功能表征表明，雙層神經(jīng)導(dǎo)管支架在促進(jìn)軸突再生和功能恢復(fù)上存在巨大的潛力和應(yīng)用價(jià)值。如圖3所示，箭頭所指處即為背根神經(jīng)節(jié)在取向的聚己內(nèi)酯(PCL)納米纖維上的生長(zhǎng)情況。

(a) 雙層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管示意圖

(b) 背根神經(jīng)節(jié)在取向的聚己內(nèi)酯(PCL)納米纖維上的生長(zhǎng)情況

圖3雙層管壁結(jié)構(gòu)和施旺細(xì)胞在神經(jīng)導(dǎo)管中生長(zhǎng)情況

Duda等[25]利用直接的“澆鑄—凝固技術(shù)”[26-28]制作了神經(jīng)導(dǎo)管的殼聚糖芯層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而通過靜電紡絲技術(shù),在芯層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上包裹了PCL殼層結(jié)構(gòu)，形成了芯—?dú)るp層結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管并植入神經(jīng)缺損10 mm大鼠體內(nèi)。通過組織切片、電生理記錄、功能測(cè)試等一系列表征發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)導(dǎo)管引發(fā)了免疫排斥反應(yīng)，而將芯層和殼層分開移植后發(fā)現(xiàn)，引發(fā)免疫排斥反應(yīng)的是PCL降解過程中的降解碎片。

劉國(guó)華等[29]用聚乳酸聚羥基乙酸共聚物(PLGA)絲經(jīng)過二維三相編織[30-31]得到具有編織結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管，之后采用手工浸漬涂層法[32-33]將管狀編織物和殼聚糖的復(fù)合，熱定型后即得到具有一定力學(xué)性能以及可控編織結(jié)構(gòu)的雙層神經(jīng)再生導(dǎo)管。首先，通過編織的方法制成多孔中空的管狀支架，作為所需神經(jīng)導(dǎo)管的外壁；接著，采用浸泡涂層的方法，將其浸于殼聚糖漿液中，待干燥定型抽出芯軸后得到PLGA纖維。經(jīng)徑向壓縮性能測(cè)試、軸向拉伸性能測(cè)試、體外降解實(shí)驗(yàn)以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究表明，該支架具有適合的力學(xué)強(qiáng)度、孔隙率以及在組織工程應(yīng)用中必需的生物可降解性，同時(shí)編織成型的微孔外壁為細(xì)胞與外界之間的營(yíng)養(yǎng)交換提供了可能，可有效地橋接周圍神經(jīng)缺損。

雙層結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管不僅為神經(jīng)纖維的再生提供了引導(dǎo)作用，而且使導(dǎo)管的力學(xué)強(qiáng)度有了極大的改善，這使神經(jīng)導(dǎo)管的研究發(fā)展進(jìn)入到新的階段。但與此同時(shí)，人工合成的雙層神經(jīng)導(dǎo)管支架的生物降解力[34]欠佳，過高的降解率導(dǎo)致對(duì)再生軸突的保護(hù)不足，而過慢的降解亦會(huì)引起排異反應(yīng)，并造成神經(jīng)壓迫癥狀。雙層導(dǎo)管在獲得表面取向結(jié)構(gòu)上具有一定限制，同時(shí)在導(dǎo)管降解時(shí)期往往出現(xiàn)塊狀崩塌現(xiàn)象，其碎片會(huì)引起不良炎癥反應(yīng)，同時(shí)還導(dǎo)致局部pH值下降，酸性過大，不利于細(xì)胞生長(zhǎng)和神經(jīng)的修復(fù)再生。

3 多層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管

為了進(jìn)一步延伸對(duì)表面取向結(jié)構(gòu)的探索，研究者們?cè)陔p層神經(jīng)導(dǎo)管的基礎(chǔ)上研究出多層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管。Li等[35]研制了一種具有多層壁結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管。首先從導(dǎo)管表面沿縱軸排列的取向形貌入手，之后綜合利用溶液澆鑄、物理打印和滾動(dòng)燒結(jié)的方法，經(jīng)過卷繞得到神經(jīng)導(dǎo)管。制備的導(dǎo)管具有多個(gè)管腔壁以及精確地沿縱軸排列的形貌，與傳統(tǒng)中空導(dǎo)管相比，其比表面積增大了4倍到8倍，同時(shí)導(dǎo)管的物理參數(shù)，比如管壁厚度、管腔數(shù)量、導(dǎo)管的長(zhǎng)度和直徑都是人為可控的。這些結(jié)果顯示，這種結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞浸潤(rùn)和增殖。同時(shí)，這種成型技術(shù)非常靈活，可以在多個(gè)高分子體系上使用，為替代自體神經(jīng)修復(fù)周圍神經(jīng)缺損和脊髓損傷提供了潛在的應(yīng)用價(jià)值，具有十分廣闊的應(yīng)用前景，如圖4所示。其工藝過程大致如下：將溶解的PLLA覆蓋在主模板上，允許溶劑揮發(fā)不完全，之后第二層模板完全覆蓋PLLA膜，然后雙面PLLA膜從模板上取下，放到玻璃板上。分別采用兩種不同的制備方法：(1)一根不銹鋼金屬線用PLLA溶液固定于膜上，其余金屬線沿著長(zhǎng)度方向每隔一定距離放置在膜上，進(jìn)行卷繞，拿去不銹鋼金屬線得到的導(dǎo)管；(2)用PLLA條帶作為間隔器進(jìn)行卷繞，卷繞和固定PLLA邊緣后得到的導(dǎo)管。

圖4 雙面具有特定形貌的左旋聚乳酸(PLLA)膜和多層導(dǎo)管的制作過程

Mobasseri等[36]研究了聚己內(nèi)酯/聚乳酸(PCL/PLA)膜表面不同取向溝槽的類型和管壁不同厚度(70、100、120和210 μm)對(duì)神經(jīng)再生的作用。將PCL和PLA(4∶1)溶于二氯甲烷后澆鑄到用帶有不同溝槽形貌的硅基板上，分別得到SL(斜坡狀)型、V型、SQ(方形)型等表面不同形貌微槽的薄膜。其中微槽深度約為5 μm，經(jīng)過卷繞并在熱臺(tái)上密封后即得到神經(jīng)導(dǎo)管。通過對(duì)比SL型溝槽神經(jīng)導(dǎo)管管壁的不同厚度對(duì)神經(jīng)再生的影響，以及無溝槽、L型溝槽、V型溝槽和SQ型微槽的神經(jīng)再生效果，結(jié)果表明，帶有取向溝槽表面結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管其細(xì)胞粘附、增殖和再生效果與無溝槽結(jié)構(gòu)相比均得到了提高，其中SL型溝槽管壁壁厚為70 μm的神經(jīng)導(dǎo)管的神經(jīng)再生效果最好，堪比自體神經(jīng)修復(fù)，同時(shí)在體外大鼠坐骨神經(jīng)修復(fù)實(shí)驗(yàn)中也取得了良好的效果。

Kim等[37]探索出在同一張膜上電紡出取向纖維和無序纖維的新方法。通過這種方法制備的薄膜經(jīng)過層層卷繞后成為多層導(dǎo)管，它的較內(nèi)層具有取向結(jié)構(gòu)為軸突再生提供導(dǎo)向作用，較外層為無序的納米纖維層，實(shí)驗(yàn)顯示，它不僅可以促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞的增殖，而且可以彌補(bǔ)取向纖維層力學(xué)性能上的不足。這種方法簡(jiǎn)單易行，可較具規(guī)模的制備，同時(shí)其兩端的取向纖維膜是透明的，這在神經(jīng)重建手術(shù)期間為后續(xù)密切觀察起著至關(guān)重要的作用，如圖5所示。

(a) 卷繞過程

(b) 卷繞后得到的數(shù)碼照片

(c) 導(dǎo)管管壁的SEM圖

(d) 神經(jīng)導(dǎo)管截面的SEM圖

由于碳納米管優(yōu)異的化學(xué)性能、力學(xué)性能和電性能以及碳納米管在脊髓損傷中起到的重要作用[38-40]，Ahn等[41]用酸氧化法將羧基化的碳納米管接枝在玻璃纖維表面[42]，并巧妙地利用表面接枝碳納米管的磷酸鹽玻璃纖維、聚乳酸納米纖維膜和三維L/DL聚乳酸(PLDLA)管構(gòu)造了多層神經(jīng)導(dǎo)管支架，并將其植入神經(jīng)缺損10 mm的大鼠體內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，16周后軸突數(shù)量增加，肌肉功能有所恢復(fù)，電生理表現(xiàn)良好，得到了較好的修復(fù)效果。

Goto等[43]在卷繞成型的多層神經(jīng)導(dǎo)管中引入雪旺細(xì)胞層，以提高神經(jīng)再生的效果。首先將海藻酸納溶液均勻鋪展在孔徑約為3 μm的多孔膜上，再浸漬到CaCl2溶液中2 min，隨即在表面形成海藻酸鈣凝膠薄層。將膠原、低糖型DMEM(—種含各種氨基酸和葡萄糖的培養(yǎng)基)和磷酸鹽緩沖溶液(PBS)的混合溶液(pH約為7)澆注到海藻酸鈣凝膠層上恒溫靜置24 h，可得到膠原蛋白凝膠層。然后在層表面上涂覆一層層粘連蛋白后，將雪旺細(xì)胞接種到其表面上。再將含有雪旺細(xì)胞的膠原凝膠層浸入到檸檬酸鈉溶液中，多孔膜上較薄的海藻酸鈣凝膠層溶解掉。至此雪旺細(xì)胞/膠原凝膠層能夠很容易的從多孔膜上脫離，然后用平頭鑷子人工地卷繞，即可以得到所需的神經(jīng)導(dǎo)管。與神經(jīng)修復(fù)中常用的雪旺細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、PC12細(xì)胞和背根神經(jīng)節(jié)細(xì)胞分別共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，它非常有效地促進(jìn)軸突生長(zhǎng)，取得了良好的再生效果，同時(shí)膠原蛋白凝膠層與層之間的間隙可以使神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行遷移和神經(jīng)軸突縱深生長(zhǎng)。

多層結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管在雙層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化了力學(xué)性能，同時(shí)在探索表面引導(dǎo)結(jié)構(gòu)方面有了更大的發(fā)揮余地，可以從不同角度、不同方法上探索不同的取向形貌對(duì)神經(jīng)再生的作用。但是生物降解力不佳以及降解時(shí)出現(xiàn)塊狀崩塌的問題仍然沒有得到有效改善，這些問題有待研究者進(jìn)行下一步研究。不僅如此，多層神經(jīng)導(dǎo)管后期的成型過程多是通過卷繞成型，有黏接縫的存在，導(dǎo)致了非完整的三維結(jié)構(gòu)，這也是多層導(dǎo)管不能穩(wěn)定發(fā)揮其功能的主要原因。

4 結(jié)論與展望

神經(jīng)導(dǎo)管在神經(jīng)修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，盡管神經(jīng)導(dǎo)管的種類繁多，但多數(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未進(jìn)入臨床，且目前還沒有一種能夠完全代替自體神經(jīng)移植來修復(fù)周圍神經(jīng)缺損。另外，組織工程化人工神經(jīng)的研究在國(guó)內(nèi)外還處于初級(jí)階段，許多關(guān)鍵問題尚需細(xì)胞學(xué)、材料學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等專家聯(lián)合攻關(guān)解決。以上報(bào)道的單層、雙層以及多層結(jié)構(gòu)的神經(jīng)修復(fù)導(dǎo)管雖然有一定的先進(jìn)性，但仍存在一些共性問題，比如降解時(shí)導(dǎo)管會(huì)出現(xiàn)塊狀崩塌現(xiàn)象，降解過程中酸性降解產(chǎn)物堆積導(dǎo)致的無菌性炎癥反應(yīng)?；谝陨蠁栴}，本課題組期望設(shè)計(jì)出一種具有梯度降解管壁結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管，這樣的結(jié)構(gòu)使得神經(jīng)導(dǎo)管在降解過程中，由內(nèi)到外梯度降解，整個(gè)降解過程更加緩和有序，盡可能地避免了塊狀降解產(chǎn)物的出現(xiàn)并大大降低了無菌性炎癥出現(xiàn)的幾率，使得其在神經(jīng)修復(fù)領(lǐng)域有更大的潛在應(yīng)用價(jià)值。與此同時(shí)，制造出具有力學(xué)相容性優(yōu)異、梯度逐層降解、同時(shí)具有完整三維結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管是具有探索意義的一個(gè)方向，值得我們進(jìn)行更進(jìn)一步的研究和探索。

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ResearchandDevelopmentsofNerveConduitswithWallStructure

ZHANGWan-heng1,LIUPing-ping2,ZHENGGuo-qiang1

(1.College of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,Henan， China； 2.School of Basic Medical Sciences,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,Henan， China)

R 318.08

A

1009-5993(2017)03-0001-08

2017-05-07)

張婉衡(1993—)，女，碩士研究生，主要從事醫(yī)用導(dǎo)管的研究。