DOI: 10.1021/acsbiomaterials.9b01636

由于大脑再生能力差，创伤性脑损伤（TBI）的治疗对现代医学提出了严峻的挑战。该现状迫切需要能够支持神经元生长、引导神经突起伸长和重建受损脑组织的生物功能支架。为此，研究者开发了一种定向生物功能支架（aPLGA-LysoGM1），其中聚乳酸-乙醇酸（PLGA）借助SCDase水解的单唾液酸四己糖神经节苷脂（LysoGM1）实现功能化，并利用静电纺丝形成定向纤维网络。作为神经元膜的神经节苷脂，功能化的LysoGM1赋予了支架独特的生物学特性，有利于神经元的生长和损伤脑组织的再生。此外，研究者发现定向PLGA-LysoGM1纤维充当了引导神经突起延伸的地形线索，这对于组织突触网络（神经网络）的形成至关重要。系统的体外研究表明，定向生物功能支架可以促进神经元的活力、神经突起的生长和突触的形成，并保护神经元免受压力相关的损伤。此外，在大鼠TBI模型中，研究人员证明了aPLGA-LysoGM1支架的植入支持了脑损伤后的恢复，因为与替代支架相比，更多的内源性神经元迁移并浸润到缺陷区。这些结果表明，定向生物功能aPLGA-LysoGM1支架是TBI后脑组织再生的一种有前途的治疗策略。

图1.（A）PLGA-LysoGM1的化学合成路线。R代表唾液酸基团。（B）PLGA-LysoGM1的1H NMR光谱。（C）PLGA和PLGA-LysoGM1的FTIR光谱。

图2.aPLGA-LysoGM1（A1）和rPLGA-LysoGM1（A2）支架的扫描电镜图像（左）和FFT对准图（右）。aPLGA-LysoGM1（B1）和rPLGA-LysoGM1（B2）支架的FFT曲线和直径分布。（C）水接触角和支架上水滴的照片。（D）LysoGM1免疫荧光染色图像。*p<0.05表示显著差异性。

图3.（A）扫描电镜观察支架上细胞的粘附，红色箭头：伸展开的神经突。（B）与aPLGA组相比，每个支架上的相应神经元细胞生存力。*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001表示显著差异性。

图4.（A）在支架上培养3天和6天后，神经元中的β-Ⅲ微管蛋白免疫染色（蓝色：核，绿色：β-Ⅲ微管蛋白）。（B）神经元的平均神经突长度。**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001表示显著差异性。

图5.（A）活/死染色在高压损伤前后的细胞活力（绿色：活细胞，红色：死细胞）。（B）压力处理前后支架上神经元的Bcl-2基因表达。（C）加压治疗前后N-钙粘着蛋白的蛋白表达和神经元支架的相对强度。*p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001表示显著差异性。

图6.（A）手术后2周和6周时脑组织的HE染色。（B）定量新形成的脑组织。*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001表示显著差异性。

图7.植入后2周和6周，受损大鼠脑组织中增殖标志物Ki67（红色）、星形胶质细胞标志物GFAP（绿色）、神经元标志物NeuN（绿色）和细胞核（蓝色）的免疫荧光染色。