南開孔德領、朱美峰聯合斯蒂文斯理工學院王紅軍：3D打印定向微纖維用于周圍神經再生
時間：2021-11-08 09:02 來源：EngineeringForLife 作者：admin 閱讀：次
具有感覺、運動功能缺失的外周神經損傷常伴發神經痛，嚴重影響生活質量。針對神經損傷，現有的臨床干預標準是端端吻合，但是僅適用于幾毫米的缺損。對于不能通過無張力縫合的長段神經缺失，自體神經移植被認為是修復的金標準。但是他仍存在諸多缺陷：二次手術、可用性有限、大小不匹配和神經瘤形成的風險等，限制了它在臨床上的廣泛應用。近幾十年來，神經導管已經成為有前景的自體移植的替代品，管腔內的纖維填充材料可以通過增加表面和接觸引導促進再生，從而促進神經細胞的遷移和排列，然而，填充纖維對再生能力的免疫調節作用卻很少受到關注。
近期，南開大學孔德領、朱美峰聯合斯蒂文斯理工學院的王紅軍團隊發表在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)兩種方法來構建定向微纖維束芯(即填充劑)和隨機組織的納米纖維鞘組成的復合神經導管。經觀察，定向微纖維核心促進巨噬細胞募集并極化為M2表型，進而通過細胞間相互作用使Schwann細胞（SCs)遷移、增殖和成熟，實現軸突延伸，并分泌旁分泌因子，最終導致神經功能的恢復。
生物材料在促進定向組織再生(如周圍神經再生)中所傳遞的拓撲線索的機械學理解仍然很大程度上難以捉摸。在這里，研究人員設計了由定向微纖維束芯和隨機組織的納米纖維鞘組成的神經導管，特別研究了微纖維定向對周圍神經再生的調節機制。通過全面而系統的分析，研究人員能夠闡明與導管輔助神經再生相關的復雜的生物反應級聯，即定向微纖維促進巨噬細胞募集和隨后的促愈合表型極化，進而促進雪旺細胞(SC)遷移，髓鞘化和軸突延伸。植入術后3個月，大鼠坐骨神經損傷后神經再生明顯改善，電生理功能增強，坐骨神經功能指數增強，肌肉萎縮減輕。這些結果為生物材料通過免疫調節功能神經組織再生的拓撲調控提供了重要的見解。
神經導管內定向的微纖維作為引導繩，在長而黑暗的隧道中引導相關細胞。外周神經損傷后，巨噬細胞可以通過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，進而促進遷移，干細胞的增殖和髓鞘化以及軸突沿超細纖維繩的延伸。因此，神經導管提供了一個有利于神經再生的刺激和支持微環境。更具體地說，在外周神經損傷時，受傷殘肢的神經細胞更像是一群迷路的游客，而招募的巨噬細胞則是這些游客的向導。當導游發現超細纖維繩索可以通向出口(遠端神經)時，他們會向迷路的游客發送信息，引導他們快速行走，沿著繩索走下去。最終實現功能性神經再生。
在生物材料支持的神經再生中，拓撲引導的必要性已被明顯證實;然而，潛在的機制仍然不清楚。一個獨特的管道配置和體外和體內綜合分析表明,超細纖維在神經導管能夠招募巨噬細胞在一個豐富的數量然后極化及時促進修復 M2表型,進而增強SCs的遷移、增殖和髓鞘化，以及軸突的延伸，促進受損神經的功能再生。巨噬細胞參與定向微纖維引導的神經再生可以在示意圖1中描述。綜上所述，該研究為神經導管內拓撲結構對神經再生的有利作用提供了有力的證據。此外，使用FDA批準的神經引導導管材料也將加速向大型動物模型甚至臨床試驗的轉化。顯然，對周圍神經誘導再生的拓撲線索機制的深入解讀有助于促進再生生物材料的發展。
參考文獻：
Xianhao Dong, Siyang Liu, et al. Aligned microfiber-induced macrophage polarization to guide schwann-cell-enabled peripheral nerve regeneration]. Biomaterials
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120767
近期，南開大學孔德領、朱美峰聯合斯蒂文斯理工學院的王紅軍團隊發表在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)兩種方法來構建定向微纖維束芯(即填充劑)和隨機組織的納米纖維鞘組成的復合神經導管。經觀察，定向微纖維核心促進巨噬細胞募集并極化為M2表型，進而通過細胞間相互作用使Schwann細胞（SCs)遷移、增殖和成熟，實現軸突延伸，并分泌旁分泌因子，最終導致神經功能的恢復。
生物材料在促進定向組織再生(如周圍神經再生)中所傳遞的拓撲線索的機械學理解仍然很大程度上難以捉摸。在這里，研究人員設計了由定向微纖維束芯和隨機組織的納米纖維鞘組成的神經導管，特別研究了微纖維定向對周圍神經再生的調節機制。通過全面而系統的分析，研究人員能夠闡明與導管輔助神經再生相關的復雜的生物反應級聯，即定向微纖維促進巨噬細胞募集和隨后的促愈合表型極化，進而促進雪旺細胞(SC)遷移，髓鞘化和軸突延伸。植入術后3個月，大鼠坐骨神經損傷后神經再生明顯改善，電生理功能增強，坐骨神經功能指數增強，肌肉萎縮減輕。這些結果為生物材料通過免疫調節功能神經組織再生的拓撲調控提供了重要的見解。
圖1 神經導管內定向微纖維引導神經再生的關鍵過程示意圖
神經導管內定向的微纖維作為引導繩，在長而黑暗的隧道中引導相關細胞。外周神經損傷后，巨噬細胞可以通過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，進而促進遷移，干細胞的增殖和髓鞘化以及軸突沿超細纖維繩的延伸。因此，神經導管提供了一個有利于神經再生的刺激和支持微環境。更具體地說，在外周神經損傷時，受傷殘肢的神經細胞更像是一群迷路的游客，而招募的巨噬細胞則是這些游客的向導。當導游發現超細纖維繩索可以通向出口(遠端神經)時，他們會向迷路的游客發送信息，引導他們快速行走，沿著繩索走下去。最終實現功能性神經再生。
在生物材料支持的神經再生中，拓撲引導的必要性已被明顯證實;然而，潛在的機制仍然不清楚。一個獨特的管道配置和體外和體內綜合分析表明,超細纖維在神經導管能夠招募巨噬細胞在一個豐富的數量然后極化及時促進修復 M2表型,進而增強SCs的遷移、增殖和髓鞘化，以及軸突的延伸，促進受損神經的功能再生。巨噬細胞參與定向微纖維引導的神經再生可以在示意圖1中描述。綜上所述，該研究為神經導管內拓撲結構對神經再生的有利作用提供了有力的證據。此外，使用FDA批準的神經引導導管材料也將加速向大型動物模型甚至臨床試驗的轉化。顯然，對周圍神經誘導再生的拓撲線索機制的深入解讀有助于促進再生生物材料的發展。
參考文獻：
Xianhao Dong, Siyang Liu, et al. Aligned microfiber-induced macrophage polarization to guide schwann-cell-enabled peripheral nerve regeneration]. Biomaterials
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120767
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