DOI:10.1088/1741-2552/ab8d81

在过去的几十年中，通过工程导管修复和再生周围神经缺损已经取得了很大的进展，同时仍然面临着巨大的挑战。在这项工作中，研究者制备了一种新的高度取向聚乳酸（PLLA）/大豆分离蛋白（SPI）纳米纤维导管（HO-PSNC），用于神经再生。首先，研究者观察到SPI可以有效地修饰PLLA，从而使电纺PLLA/SPI纳米纤维具有增强的物理和生物学特性。掺入SPI可以降低PLLA/SPI纳米纤维膜（PSNFs）的纤维直径和延展性，改善PSNFs的拉伸强度和表面润湿性，并提高PSNFs的体内降解性。当SPI的混合比为20％和40％时，PSNFs可以有效促进体外神经细胞的延伸和分化。基于这些数据，选择了20％SPI（PSNF-20）进行进一步研究。接下来，开发了具有不同纤维取向（分别为随机/低取向、中等和高度取向）的PSNF-20，并将其用于评估材料上的神经细胞行为。结果显示，具有高度取向的纳米纤维（HO-PSNF-20）或中等取向的纳米纤维（MO-PSNF-20）的PSNF-20在指导细胞延伸和促进神经突生长方面具有更好的性能。最后，高度取向纳米纤维导管（HO-PSNC-20）用于桥接大鼠坐骨神经缺损，以高度取向的PLLA和自体移植作为对照。与高度定向的PLLA相比，HO-PSNC-20在神经再生和功能重建方面表现出显著的促进作用，通过步行轨迹、电生理学、甲苯胺蓝神经染色、透射电镜、神经因子染色和qPCR以及腓肠肌组织学评估证明了这一点。综上所述，定向电纺PLLA/SPI纳米纤维制备的神经导管有望用于周围神经再生。

图1.PSNFs的表征。（A）PSNFs的照片。（B）PSNFs的SEM图像和纤维直径。比例尺=10μm。（C）PSNFs表面的水滴图像和相应的水接触角值。N=6（D和E）PLLA、SPI粉和PSNFs的ATR-FTIR光谱。（F和G）PLLA、SPI粉末和PSNFs的XPS光谱。（H）PSNFs的应力-应变曲线。（I）PSNFs的拉伸强度和断裂伸长率。N=6。

图2.在PSNFs上培养的RSC96细胞的细胞形态。（A）在PSNFs表面培养的RSC96细胞的SEM图像。比例尺=20μm。（B）细胞覆盖率测定。与对照相比，*P＜0.05；与RO-PSNF-60相比，＃P＜0.05。N=5。（C）MTT分析。与对照相比，**P＜0.05，***P＜0.01；与RO-PSNF-0相比，＃P＜0.05。N=6。（D）在PSNFs表面培养的RSC96细胞的免疫荧光染色。比例尺=200μm。（E）每组的最大神经突长度。与RO-PSNF-0相比，*P＜0.05；与RO-PSNF-60相比，＃P＜0.05。N=4。（F）S100阳性染色的百分比。与RO-PSNF-0相比，*P＜0.05；与RO-PSNF-60相比，＃P＜0.05。N=5。

图3.PSNFs的体内降解。（A）分别在1、2、4、8和12周植入大鼠的PSNFs的HE染色图像和（B）SEM图像。（A）黑色箭头表示残留的碎片，圆圈表示植入区域的毛细血管。（B）白色短箭头表示材料，长箭头表示植入区域的组织。比例尺=50μm。

图4.具有不同取向水平的PSNFs的表征。（A）RO-、MO-和HO-PSNF-20的SEM图像。比例尺=10μm。（B）RO-、MO-和HO-PSNF-20的纤维角。

图5.在不同取向度水平的PSNFs上培养的PC-12细胞的细胞形态。（A）PC-12细胞在RO-、MO-和HO-PSNF-20上的SEM图像。比例尺=20μm。（B）从扫描电镜图像得出的平均细胞长度、细胞的长宽比和细胞面积分析。（C）PC-12细胞在RO-、MO-和HO-PSNF-20上的免疫荧光图像。比例尺=50μm。（D）神经突细胞的百分比，从免疫荧光图像分析的平均和最大神经突长度。与RO-PSNF-20相比，*P＜0.05。

图6.基于高度取向纳米纤维的导管在体内神经缺损修复中的应用。（A，B）HO-PSNC-0和HO-PSNC-20的SEM图像。（A）比例尺=1 mm，（B）比例尺=10 µm。（C）步行轨迹的代表性图像。（D）SFI值分析。（E）在修复的神经上记录的代表性CMAP。（F）分析CMAP的峰幅度。（G）神经传导速度的分析。（H）CMAP延迟分析。（I）再生神经的甲苯胺蓝染色。比例尺=20μm。（J）再生神经的TEM图像。比例尺=5μm。（K，L，M和N）基于甲苯胺蓝染色和TEM图像分析有髓神经纤维。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001。

图7.再生神经的分子评估。（A）MBP的免疫组织化学图像。比例尺=50μm。（B）MBP染色细胞的百分比分析。（C）S100和NF200的免疫荧光图像。比例尺=50μm。（D）分析阳性染色细胞的百分比。（E）再生神经中相对mRNA表达水平。*P＜0.05，**P＜0.01。

图8.腓肠肌的组织学评估。（A）正常侧和手术侧腓肠肌的图像。比例尺=1 cm。（B）腓肠肌重量回收率的分析。（C）腓肠肌切片的Masson三色染色。比例尺=100μm。（D）分析肌纤维的横截面积。（E）胶原纤维面积的平均百分比分析。*P＜0.05。