引言：目前，自体神经（AN）移植仍是治疗周围神经损伤（PNI）的金标准。但其固有的局限性，包括供体部位并发症和同种异体移植相关的免疫排斥风险，促使人们探索替代治疗策略。其中，组织工程方法备受关注，神经导管设计成为一个特别有前景的研究方向。静电纺丝技术因其能够制造与天然细胞外基质紧密相似的纳米纤维支架而被广泛采用。

近日，中国科学技术大学生命科学与医学部王斐研究院团队等人在《Journal of Biomedical Materials Research Part A》期刊发布了题为“Coaxial Bioprinting of Schwann Cells and Neural Stem Cells in a Three-Dimensional Microenvironment for the Repair of Peripheral Nerve Defects”的最新研究成果。该团队通过静电纺丝技术和共轴生物打印技术，成功构建了载有施万细胞和神经干细胞的三维微环境神经导管，显著促进了周围神经的再生和功能恢复，为周围神经损伤的修复提供了新的治疗策略，为组织工程神经导管的发展提供了实践指导。

在该研究中，团队通过静电纺丝技术利用聚乳酸和明胶设计了一种取向纳米纤维导管，并通过同轴生物打印整合了富含施万细胞（SCs）和神经干细胞（NSCs）的海藻酸钠水凝胶。通过静电纺丝技术制造的对齐纳米纤维导管，其纤维结构高度模拟了天然细胞外基质，为神经再生提供了理想的支架。导管的内表面和外表面均被设计为能够支持细胞的生长和功能，从而最大化其生物相容性和机械性能。

三维（3D）水凝胶微环境促进了SCs和NSCs之间的协同相互作用，增强了脑源性神经营养因子（BDNF）和神经生长因子（NGF）等神经营养因子的分泌。与传统的二维培养相比，3D水凝胶微环境中的细胞表现出更高的生物活性，包括改善的旁分泌和自分泌功能。这种微环境不仅促进了细胞之间的直接相互作用，还增强了它们对周围环境的响应能力。进一步采用动态灌注培养系统优化细胞活力和功能，确保细胞在最佳的营养环境中生长，同时减少有害代谢产物的积累。

体内研究表明，将该导管植入坐骨神经缺损模型中显著增强了运动功能恢复、神经再生和肌肉形态。这些改善通过坐骨神经功能指数（SFI）的增加、S-100和NF-200的表达升高以及更大的髓鞘厚度和轴突直径得到证实。实验结果显示，共轴生物打印的神经导管组（S-N-SA）在术后12周的SFI值显著高于其他组，接近自体神经移植组（AN），表明其在神经功能恢复方面具有显著优势。此外，通过免疫荧光染色和透射电子显微镜（TEM）分析，进一步证实了神经再生的质量和效率。

图4. 术后 12 周再生神经组织的免疫荧光分析。（公元 - 丁）在所有组中均观察到再生神经纤维 （NF-200，绿色） 和 SCs （S-100，红色），与 SA 、 S-SA 和 N-SA 组相比，SN-SA 组表现出更好的神经再生。（E-F）AN 组表现出最强大的神经组织再生。数据表示为 SD ±平均值 （p ≤ 0.001;n = 5）。

 

图5.再生神经的超微结构分析。（A） SA 组表现出不连续、薄且不均匀的髓鞘 （绿色箭头） 和无序和不规则的轴浆结构 （红色虚线圆圈）。（二、三）S-SA 和 N-SA 组显示完整的髓鞘，厚度均匀，轴突结构更饱满，但形态仍然不规则。（D， E）S-N-SA 和 AN 组表现出均匀厚而饱满的髓鞘，完整的轴突结构，规则的形态，可见微管和微丝。（女、G）S-N-SA 组髓鞘厚度和轴突直径显著大于 SA、S-SA 和 N-SA 组，但小于 AN 组。数据表示为 SD ±平均值 （*p ≤ 0.05 和 p ≤ 0.001;n = 5）。

 

尽管与SCs和NSCs共培养的3D取向纳米纤维导管的疗效接近AN移植，但仍需进一步研究以确定更有效的种子细胞和生物相容性3D载体，以实现最佳神经再生。虽然目前的研究已经取得了显著的进展，但在临床应用之前，仍有许多挑战需要克服。未来的研究方向包括开发更智能的材料，如电活性水凝胶，以及探索个性化的治疗策略，以满足不同患者的具体需求。

文献来源：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jbm.a.37943