DOI: 10.1002/mabi.202000149
在此，研究者提出了一種由靜電紡絲聚己內酯（PCL）納米纖維和與N，N'-二琥珀酰亞胺基碳酸酯（DSC）共價交聯的海藻酸鈉水凝膠組成的雙層圓柱形導管（P-CA）。采用靜電紡絲和內外層法相結合研制了雙層P-CA導管。使用DSC作為共價交聯劑，可使海藻酸鈉水凝膠的降解時間延長2個月。在最初的8小時內，水凝膠的溶脹率為503％。導管內層中的DSC交聯海藻酸鈉可促進神經細胞的粘附和增殖，而外層中的電紡PCL納米纖維可在手術過程中提供導管的最大拉伸強度。基于功能和組織學證據，P-CA導管可促進雪旺細胞沿軸突遷移。綜上所述，P-CA導管是一種有前途的大鼠坐骨神經修復材料。
圖1.神經導管的植入過程：a）正常大鼠坐骨神經，b）缺損的坐骨神經，間隙為10 mm，c）P-CA神經導管植入坐骨神經。
圖2.a）塊狀海藻酸鈉、b）添加DSC后的海藻酸鈉的FTIR光譜，證實形成了碳酸鹽化合物，c）添加DSC和EDA后的海藻酸鈉的FTIR光譜證實了氨基甲酸酯化合物的形成。
圖3.DSC交聯海藻酸鈉凝膠多孔結構的SEM圖像。a）比例尺：50 μm，b）比例尺：10 μm。c）DSC交聯海藻酸鈉凝膠的孔徑分布為4.050至21.868 μm。平均孔徑為9.695±4.346μm。d）電紡PCL納米纖維，顯示相對光滑的纖維表面，沒有珠狀結構，平均直徑為71±14 nm（比例尺為5 μm）。e）電紡PCL納米纖維（比例尺：1 μm），f）電紡PCL納米纖維（比例尺：500 nm）。g）管狀P-CA導管的側視圖，以及h）管狀P-CA導管的正視圖。
圖4.a）在不同的孵育時間下，P-CA神經導管的降解和b）溶脹行為。第一天的降解率是2.6％，到第30天增加到28.3％。最高溶脹率（503％）出現在最初的8小時內。
圖5.a）P-CA神經導管和b）PCL納米纖維的應力-應變曲線。PCL納米纖維的最大抗拉強度為7.8-11.3 MPa，與正常神經的最大抗拉強度（6.5-11.7 MPa）相似。該測試重復了三次。
圖6.PC12細胞在a）DSC交聯的海藻酸鈉水凝膠P-CA側面的粘附力和形態（放大倍數：第1、3和7天分別為20、20和2 μm），b）P-CA的PCL納米纖維側（放大倍數：第1、3和7天分別為40、40和30 μm）。從第1天到第7天，共價交聯的海藻酸鈉水凝膠改善了神經細胞的粘附和增殖，而PCL納米纖維由于其固有的疏水性而對PC12細胞的擴散和增殖沒有顯著影響。
圖7.PC12細胞的存活率。從第1天到第7天，導管組的細胞存活率增加（*p<0.05）。經細胞活力測定法證實，P-CA導管無毒且具有潛在的生物相容性。在對照組中，PC12細胞在完全培養基中培養而無需提取。
圖8.a）未手術的正常大鼠、b）導管修復的大鼠和c）無植入的大鼠的足跡分析。d）手術后7周用P-CA導管治療的修復組和對照組（無植入大鼠）標本的SFI和e）SSI。手術前，所有組的SFI值均接近零。神經橫斷后，由于所有動物的坐骨神經功能完全喪失，平均SFI降低至-100。手術后7個星期，導管修復組的平均SFI和SSI分別為-56.79±2.23和-50.60±3.63。結果表明對照組完全喪失功能。數據表示為平均值±標準偏差。
圖9.a）術后第7周的肌電圖恢復指數。P-CA導管修復組和對照組（無植入大鼠）的平均EMG值分別為0.37±0.4和0.14±0.06（*p>0.05）。b）術后7周，對照組的平均遠端潛伏期為1.4±0.34 ms，P-CA導管修復組為1.29±0.32 ms，健康神經為1.08±0.14 ms。遠端潛伏期的減少表明坐骨神經功能得到改善（*p>0.05）。數據表示為平均值±標準偏差。
圖10.術后第7周的腓腸肌肌肉重量。P-CA神經導管組腓腸肌平均強度比率為67.7％，而對照組（無植入大鼠）為50％。兩組手術肌肉的平均肌肉重量均顯著低于健康肌肉（*p<0.05）。P-CA神經導管組的腓腸肌重量與對照組相比顯著增加（**p<0.05）。數據表示為平均值±標準偏差。
圖11.a）健康的坐骨神經，b）無植入的對照和c）P-CA神經導管樣品（放大20倍）的神經纖維橫截面的H＆E染色。雪旺氏細胞沿P-CA神經導管樣品的神經纖維遷移，放大倍數為10倍（d）。在導管修復的大鼠中，顯示了神經束（星形）和神經纖維（軸突和髓鞘）（圓形），并且雪旺細胞被識別為沿髓鞘的彩色點（箭頭）。e）健康的坐骨神經、f）無植入對照神經和g）P-CA神經導管植入樣品的神經纖維橫截面的S100蛋白染色，放大倍數為40倍。在放大10倍（h）時，P-CA神經導管樣品的神經纖維上有雪旺細胞（箭頭所示）。與對照樣品不同，在大多數經導管處理的樣品中觀察到神經束。雪旺細胞呈點狀與髓鞘緊密接觸。坐骨神經的形態學參數：i）導管修復組的神經纖維的直徑、j）面積和k）數量顯著低于正常神經。組織形態計量學評估顯示，經P-CA神經導管修復的坐骨神經中段的髓鞘神經纖維的數量與正常神經接近，但其面積（髓鞘薄）小于正常神經（*p<0.05）。數據表示為平均值±標準偏差。
