材料學院尹斕課題組合作實現(xiàn)新型可降解自供電神經(jīng)修復導管
2020年12月16日獲悉，清華大學材料學院副教授尹斕與解放軍總醫(yī)院骨研所的學者合作發(fā)布了關(guān)于外周神經(jīng)修復的最新成果——一種新型完全降解的自供電神經(jīng)修復導管。長截段外周神經(jīng)缺損的修復是再生醫(yī)學領(lǐng)域的一個重大難題，即使通過目前最先進的顯微手術(shù)進行修復，即采用自體神經(jīng)移植移植，也無法使人體的運動和感覺功能完全恢復，同時還會增加供體神經(jīng)支配區(qū)的發(fā)病率。已經(jīng)有研究表明電刺激對神經(jīng)再生有促進作用，但是目前還沒有有效的手段將電刺激裝置精準的應(yīng)用于神經(jīng)截斷部位，并且不產(chǎn)生附帶損傷。尹斕課題組成功制備了一種新型完全可降解的自供電微型神經(jīng)導管，該神經(jīng)導管不僅其結(jié)構(gòu)可以引導神經(jīng)再生，而且可以對神經(jīng)截斷部位進行精準的電刺激，并且在神經(jīng)修復結(jié)束后可自發(fā)降解，無需二次手術(shù)取出。
圖1.完全可降解的自供電神經(jīng)修復導管的結(jié)構(gòu)，功能以及應(yīng)用部位的示意圖
該自供電神經(jīng)修復導管由可降解原電池與人工導管復合而成，可提供結(jié)構(gòu)及電場雙重誘導作用。神經(jīng)導管最外層為多孔PCL，提供力學支撐，第二層為與神經(jīng)組織力學性能相匹配的柔性PLLA-PTMC材料，最內(nèi)層為電紡PCL纖維薄膜。該電活性導管可在大鼠體內(nèi)提供大約3天的持續(xù)電場，促進外周神經(jīng)的再生。
圖2.完全可降解的自供電神經(jīng)修復導管結(jié)構(gòu)、電性能表征
為進一步驗證該導管的實際作用，進行了詳細的體外細胞實驗，以及大鼠體內(nèi)實驗。在體外與體內(nèi)實驗中，該神經(jīng)導管均可以自發(fā)地形成穩(wěn)定的電場環(huán)境。在細胞實驗中發(fā)現(xiàn)，電刺激可以顯著促進神經(jīng)細胞的生長，提高神經(jīng)細胞的鈣離子活性，加速雪旺細胞的增殖以及促進多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的分泌。在體內(nèi)實驗中，該自供電神經(jīng)導管的電刺激作用顯著促進了外周神經(jīng)組織的修復以及運動功能的恢復。該導管的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及材料的選擇為自供電的組織支架的設(shè)計提供了一個新的思路，未來可通過對導管結(jié)構(gòu)以及材料的改進，來應(yīng)對不同的組織損傷的修復。
圖3.自供電導管與無電場導管植入12周后的修復效果對比圖
以這項工作為基礎(chǔ)，尹斕課題組于2020年12月11日在《科學進展》（Science Advances）在線發(fā)表了題為“一種完全可降解的自供電神經(jīng)再生醫(yī)學電子器件”（A fully biodegradable and self-electrified device for neuroregenerative medicine）的研究論文。
清華大學材料學院尹斕副教授，解放軍總醫(yī)院骨研所副主任彭江和副研究員王玉為共同通訊作者，課題組博士后王柳，解放軍總醫(yī)院博士生魯長風，清華大學材料學院2017級博士生楊淑慧，2018級博士生孫鵬程為本文的共同第一作者。清華大學材料學院王秀梅教授、陳浩副教授，電子系盛興副教授，生命學院熊巍研究員，北京理工大學汪世溶副研究員為本研究提供了重要幫助。本工作的開展獲得了國家自然科學基金、中國博士后科學基金、北京市自然科學基金、國家重點研發(fā)項目等基金項目的支持。
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