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  近日，東華大學洪楓教授團隊先通過高碘酸鈉氧化細菌纖維素（BNC）獲得體內(nèi)可降解的氧化細菌纖維素（OBC），然后利用液體施壓技術(shù)將殼聚糖/神經(jīng)生長因子（CS/NGF）混合溶液快速均一地壓入OBC管壁內(nèi)的納米纖維網(wǎng)絡(luò)，再通過離子凝膠法降低CS溶解度，在纖維網(wǎng)絡(luò)中原位形成微球，獲得負載了NGF的殼聚糖微球/氧化細菌纖維素（NGF@CSNPs/OBC）復合管，通過理化性能、細胞相容性和大鼠坐骨神經(jīng)缺損模型修復等研究，詳細評價了該復合管作為神經(jīng)導管的潛力。該成果以In situ fabrication of nerve growth factor encapsulated chitosan nanoparticles in oxidized bacterial nanocellulose for rat sciatic nerve regeneration為題，發(fā)表于Biomacromolecules（DOI: 10.1021/acs.biomac.1c00947）上。

  該研究巧妙地利用OBC的天然納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為物理分散相和硫酸根離子降低CS溶解度的特點，充分結(jié)合了BNC和CS兩種材料各自的優(yōu)點，并將NGF原位包封在CSNPs內(nèi)部（圖1）。該技術(shù)工藝綠色簡便，不引入有毒化學交聯(lián)劑和分散劑，復合均勻高效，為神經(jīng)組織工程提供了一種新的材料和思路。

圖1 文章設(shè)計概念圖

  由于車禍、疾病、自然災(zāi)害等，世界上每年有數(shù)百萬人的周圍神經(jīng)系統(tǒng)遭受重大損傷，嚴重侵害了患者的生活質(zhì)量。目前臨床上治療的金標準是自體神經(jīng)移植，但存在供體神經(jīng)缺乏、易引起繼發(fā)性創(chuàng)傷和形成神經(jīng)瘤等問題。基于神經(jīng)組織工程理論，神經(jīng)導管能夠為受損神經(jīng)提供合適的微環(huán)境，引導周圍神經(jīng)修復和再生。選擇合適的材料制備理想的神經(jīng)導管，更加有效地修復周圍神經(jīng)缺損（PNI）是急需解決的關(guān)鍵問題。

  東華大學洪楓教授團隊設(shè)計開發(fā)了一種CS與BNC新的復合工藝，成功制備了NGF@CSNPs/OBC新型神經(jīng)導管（圖2）。該神經(jīng)導管呈類細胞外基質(zhì)樣多孔結(jié)構(gòu)，具有抗菌活性、體內(nèi)可降解性和生物相容性。與自體神經(jīng)移植或商業(yè)神經(jīng)導管相比，該導管以O(shè)BC作為第一3D支架，具有良好力學性能，同時可為神經(jīng)再生提供合適的微環(huán)境；而CSNPs和NGF作為添加劑，賦予導管抗菌性能（圖3），加速神經(jīng)再生。將導管用于大鼠10 mm坐骨神經(jīng)缺損模型的修復（圖4），通過形態(tài)學、功能恢復、組織學、免疫熒光染色、超微結(jié)構(gòu)分析顯示，復合導管可有效促進結(jié)構(gòu)修復和功能恢復，效果接近于自體移植組（圖5）。綜上所述，NGF@CSNPs/OBC NGC促進PNI的修復和再生，為臨床應(yīng)用提供了一種很有潛力的替代方法。

圖2  神經(jīng)導管理化性能表征。（A）宏觀形貌；（B）復合管的一端和（C）內(nèi)表面的場發(fā)射掃描電鏡照片；（D）殼聚糖微球的直徑分布；（E）FT-IR 波譜；（F）XPS 曲線和管內(nèi)表面上的元素比率；（G）氧化細菌纖維素OBC的電導率滴定曲線；（H）應(yīng)力-應(yīng)變曲線；（I）DTG 失重曲線；（J）管材在PBS緩沖液中的體外降解動力學；（K）復合管在PBS緩沖液中的NGF累積釋放規(guī)律，圖中#表明P > 0.05。

圖3  不同導管樣品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌活性。（A）菌落對數(shù)值；（B）不同稀釋倍數(shù)的細菌孵育后形成菌落；（C）不同樣品孵育后的細菌形態(tài)。

圖4  （A）手術(shù)期間及術(shù)后第4和第9周時的神經(jīng)導管和自體神經(jīng)移植的坐骨神經(jīng)修復效果照片；（B）第4周和（C）第9周再生神經(jīng)的直徑統(tǒng)計；（D）術(shù)后足跡分析（左側(cè)為正常足，右側(cè)為實驗足）以及（E）坐骨神經(jīng)功能指數(shù)SFI的統(tǒng)計分析。

圖5  術(shù)后第4、9周再生坐骨神經(jīng)的橫切面超微結(jié)構(gòu)。移植后（A）4周和（B）9周，神經(jīng)導管和自體移植再生神經(jīng)的透射電鏡圖像；（C-F）髓鞘厚度和髓鞘軸突數(shù)目。

  論文第一作者為東華大學化學化工與生物工程學院碩士生韋昭，通訊作者為細菌納米纖維制造及復合技術(shù)科研基地的洪楓教授。該研究團隊長期從事細菌纖維素的低成本高效制備及其高附加值醫(yī)學應(yīng)用研究（https://www.researchgate.net/profile/Feng_Hong2），包括在細菌纖維素基小口徑人工血管、神經(jīng)導管、止血海綿、載藥纖維素緩釋凝膠、功能敷料等生物醫(yī)學領(lǐng)域開展了大量工作。

  全文下載鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.biomac.1c00947