DOI: 10.1021/acsbiomaterials.9b01636
由于大腦再生能力差，創傷性腦損傷（TBI）的治療對現代醫學提出了嚴峻的挑戰。該現狀迫切需要能夠支持神經元生長、引導神經突起伸長和重建受損腦組織的生物功能支架。為此，研究者開發了一種定向生物功能支架（aPLGA-LysoGM1），其中聚乳酸-乙醇酸（PLGA）借助SCDase水解的單唾液酸四己糖神經節苷脂（LysoGM1）實現功能化，并利用靜電紡絲形成定向纖維網絡。作為神經元膜的神經節苷脂，功能化的LysoGM1賦予了支架獨特的生物學特性，有利于神經元的生長和損傷腦組織的再生。此外，研究者發現定向PLGA-LysoGM1纖維充當了引導神經突起延伸的地形線索，這對于組織突觸網絡（神經網絡）的形成至關重要。系統的體外研究表明，定向生物功能支架可以促進神經元的活力、神經突起的生長和突觸的形成，并保護神經元免受壓力相關的損傷。此外，在大鼠TBI模型中，研究人員證明了aPLGA-LysoGM1支架的植入支持了腦損傷后的恢復，因為與替代支架相比，更多的內源性神經元遷移并浸潤到缺陷區。這些結果表明，定向生物功能aPLGA-LysoGM1支架是TBI后腦組織再生的一種有前途的治療策略。
圖1.（A）PLGA-LysoGM1的化學合成路線。R代表唾液酸基團。（B）PLGA-LysoGM1的1H NMR光譜。（C）PLGA和PLGA-LysoGM1的FTIR光譜。
圖2.aPLGA-LysoGM1（A1）和rPLGA-LysoGM1（A2）支架的掃描電鏡圖像（左）和FFT對準圖（右）。aPLGA-LysoGM1（B1）和rPLGA-LysoGM1（B2）支架的FFT曲線和直徑分布。（C）水接觸角和支架上水滴的照片。（D）LysoGM1免疫熒光染色圖像。*p<0.05表示顯著差異性。
圖3.（A）掃描電鏡觀察支架上細胞的粘附，紅色箭頭：伸展開的神經突。（B）與aPLGA組相比，每個支架上的相應神經元細胞生存力。*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001表示顯著差異性。
圖4.（A）在支架上培養3天和6天后，神經元中的β-Ⅲ微管蛋白免疫染色（藍色：核，綠色：β-Ⅲ微管蛋白）。（B）神經元的平均神經突長度。**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001表示顯著差異性。
圖5.（A）活/死染色在高壓損傷前后的細胞活力（綠色：活細胞，紅色：死細胞）。（B）壓力處理前后支架上神經元的Bcl-2基因表達。（C）加壓治療前后N-鈣粘著蛋白的蛋白表達和神經元支架的相對強度。*p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001表示顯著差異性。
圖6.（A）手術后2周和6周時腦組織的HE染色。（B）定量新形成的腦組織。*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001表示顯著差異性。
圖7.植入后2周和6周，受損大鼠腦組織中增殖標志物Ki67（紅色）、星形膠質細胞標志物GFAP（綠色）、神經元標志物NeuN（綠色）和細胞核（藍色）的免疫熒光染色。
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