DOI:10.1088/1741-2552/ab8d81
在過去的幾十年中，通過工程導管修復和再生周圍神經缺損已經取得了很大的進展，同時仍然面臨著巨大的挑戰。在這項工作中，研究者制備了一種新的高度取向聚乳酸（PLLA）/大豆分離蛋白（SPI）納米纖維導管（HO-PSNC），用于神經再生。首先，研究者觀察到SPI可以有效地修飾PLLA，從而使電紡PLLA/SPI納米纖維具有增強的物理和生物學特性。摻入SPI可以降低PLLA/SPI納米纖維膜（PSNFs）的纖維直徑和延展性，改善PSNFs的拉伸強度和表面潤濕性，并提高PSNFs的體內降解性。當SPI的混合比為20％和40％時，PSNFs可以有效促進體外神經細胞的延伸和分化。基于這些數據，選擇了20％SPI（PSNF-20）進行進一步研究。接下來，開發了具有不同纖維取向（分別為隨機/低取向、中等和高度取向）的PSNF-20，并將其用于評估材料上的神經細胞行為。結果顯示，具有高度取向的納米纖維（HO-PSNF-20）或中等取向的納米纖維（MO-PSNF-20）的PSNF-20在指導細胞延伸和促進神經突生長方面具有更好的性能。最后，高度取向納米纖維導管（HO-PSNC-20）用于橋接大鼠坐骨神經缺損，以高度取向的PLLA和自體移植作為對照。與高度定向的PLLA相比，HO-PSNC-20在神經再生和功能重建方面表現出顯著的促進作用，通過步行軌跡、電生理學、甲苯胺藍神經染色、透射電鏡、神經因子染色和qPCR以及腓腸肌組織學評估證明了這一點。綜上所述，定向電紡PLLA/SPI納米纖維制備的神經導管有望用于周圍神經再生。
圖1.PSNFs的表征。（A）PSNFs的照片。（B）PSNFs的SEM圖像和纖維直徑。比例尺=10μm。（C）PSNFs表面的水滴圖像和相應的水接觸角值。N=6（D和E）PLLA、SPI粉和PSNFs的ATR-FTIR光譜。（F和G）PLLA、SPI粉末和PSNFs的XPS光譜。（H）PSNFs的應力-應變曲線。（I）PSNFs的拉伸強度和斷裂伸長率。N=6。
圖2.在PSNFs上培養的RSC96細胞的細胞形態。（A）在PSNFs表面培養的RSC96細胞的SEM圖像。比例尺=20μm。（B）細胞覆蓋率測定。與對照相比，*P＜0.05；與RO-PSNF-60相比，＃P＜0.05。N=5。（C）MTT分析。與對照相比，**P＜0.05，***P＜0.01；與RO-PSNF-0相比，＃P＜0.05。N=6。（D）在PSNFs表面培養的RSC96細胞的免疫熒光染色。比例尺=200μm。（E）每組的最大神經突長度。與RO-PSNF-0相比，*P＜0.05；與RO-PSNF-60相比，＃P＜0.05。N=4。（F）S100陽性染色的百分比。與RO-PSNF-0相比，*P＜0.05；與RO-PSNF-60相比，＃P＜0.05。N=5。
圖3.PSNFs的體內降解。（A）分別在1、2、4、8和12周植入大鼠的PSNFs的HE染色圖像和（B）SEM圖像。（A）黑色箭頭表示殘留的碎片，圓圈表示植入區域的毛細血管。（B）白色短箭頭表示材料，長箭頭表示植入區域的組織。比例尺=50μm。
圖4.具有不同取向水平的PSNFs的表征。（A）RO-、MO-和HO-PSNF-20的SEM圖像。比例尺=10μm。（B）RO-、MO-和HO-PSNF-20的纖維角。
圖5.在不同取向度水平的PSNFs上培養的PC-12細胞的細胞形態。（A）PC-12細胞在RO-、MO-和HO-PSNF-20上的SEM圖像。比例尺=20μm。（B）從掃描電鏡圖像得出的平均細胞長度、細胞的長寬比和細胞面積分析。（C）PC-12細胞在RO-、MO-和HO-PSNF-20上的免疫熒光圖像。比例尺=50μm。（D）神經突細胞的百分比，從免疫熒光圖像分析的平均和最大神經突長度。與RO-PSNF-20相比，*P＜0.05。
圖6.基于高度取向納米纖維的導管在體內神經缺損修復中的應用。（A，B）HO-PSNC-0和HO-PSNC-20的SEM圖像。（A）比例尺=1 mm，（B）比例尺=10 μm。（C）步行軌跡的代表性圖像。（D）SFI值分析。（E）在修復的神經上記錄的代表性CMAP。（F）分析CMAP的峰幅度。（G）神經傳導速度的分析。（H）CMAP延遲分析。（I）再生神經的甲苯胺藍染色。比例尺=20μm。（J）再生神經的TEM圖像。比例尺=5μm。（K，L，M和N）基于甲苯胺藍染色和TEM圖像分析有髓神經纖維。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001。
圖7.再生神經的分子評估。（A）MBP的免疫組織化學圖像。比例尺=50μm。（B）MBP染色細胞的百分比分析。（C）S100和NF200的免疫熒光圖像。比例尺=50μm。（D）分析陽性染色細胞的百分比。（E）再生神經中相對mRNA表達水平。*P＜0.05，**P＜0.01。
圖8.腓腸肌的組織學評估。（A）正常側和手術側腓腸肌的圖像。比例尺=1 cm。（B）腓腸肌重量回收率的分析。（C）腓腸肌切片的Masson三色染色。比例尺=100μm。（D）分析肌纖維的橫截面積。（E）膠原纖維面積的平均百分比分析。*P＜0.05。
