DOI: 10.1002/mabi.202000149

在此，研究者提出了一种由静电纺丝聚己内酯（PCL）纳米纤维和与N，N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯（DSC）共价交联的海藻酸钠水凝胶组成的双层圆柱形导管（P-CA）。采用静电纺丝和内外层法相结合研制了双层P-CA导管。使用DSC作为共价交联剂，可使海藻酸钠水凝胶的降解时间延长2个月。在最初的8小时内，水凝胶的溶胀率为503％。导管内层中的DSC交联海藻酸钠可促进神经细胞的粘附和增殖，而外层中的电纺PCL纳米纤维可在手术过程中提供导管的最大拉伸强度。基于功能和组织学证据，P-CA导管可促进雪旺细胞沿轴突迁移。综上所述，P-CA导管是一种有前途的大鼠坐骨神经修复材料。

图1.神经导管的植入过程：a）正常大鼠坐骨神经，b）缺损的坐骨神经，间隙为10 mm，c）P-CA神经导管植入坐骨神经。

图2.a）块状海藻酸钠、b）添加DSC后的海藻酸钠的FTIR光谱，证实形成了碳酸盐化合物，c）添加DSC和EDA后的海藻酸钠的FTIR光谱证实了氨基甲酸酯化合物的形成。

图3.DSC交联海藻酸钠凝胶多孔结构的SEM图像。a）比例尺：50 µm，b）比例尺：10 µm。c）DSC交联海藻酸钠凝胶的孔径分布为4.050至21.868 µm。平均孔径为9.695±4.346μm。d）电纺PCL纳米纤维，显示相对光滑的纤维表面，没有珠状结构，平均直径为71±14 nm（比例尺为5 µm）。e）电纺PCL纳米纤维（比例尺：1 µm），f）电纺PCL纳米纤维（比例尺：500 nm）。g）管状P-CA导管的侧视图，以及h）管状P-CA导管的正视图。

图4.a）在不同的孵育时间下，P-CA神经导管的降解和b）溶胀行为。第一天的降解率是2.6％，到第30天增加到28.3％。最高溶胀率（503％）出现在最初的8小时内。

图5.a）P-CA神经导管和b）PCL纳米纤维的应力-应变曲线。PCL纳米纤维的最大抗拉强度为7.8-11.3 MPa，与正常神经的最大抗拉强度（6.5-11.7 MPa）相似。该测试重复了三次。

图6.PC12细胞在a）DSC交联的海藻酸钠水凝胶P-CA侧面的粘附力和形态（放大倍数：第1、3和7天分别为20、20和2 µm），b）P-CA的PCL纳米纤维侧（放大倍数：第1、3和7天分别为40、40和30 µm）。从第1天到第7天，共价交联的海藻酸钠水凝胶改善了神经细胞的粘附和增殖，而PCL纳米纤维由于其固有的疏水性而对PC12细胞的扩散和增殖没有显著影响。

图7.PC12细胞的存活率。从第1天到第7天，导管组的细胞存活率增加（*p<0.05）。经细胞活力测定法证实，P-CA导管无毒且具有潜在的生物相容性。在对照组中，PC12细胞在完全培养基中培养而无需提取。

图8.a）未手术的正常大鼠、b）导管修复的大鼠和c）无植入的大鼠的足迹分析。d）手术后7周用P-CA导管治疗的修复组和对照组（无植入大鼠）标本的SFI和e）SSI。手术前，所有组的SFI值均接近零。神经横断后，由于所有动物的坐骨神经功能完全丧失，平均SFI降低至-100。手术后7个星期，导管修复组的平均SFI和SSI分别为-56.79±2.23和-50.60±3.63。结果表明对照组完全丧失功能。数据表示为平均值±标准偏差。

图9.a）术后第7周的肌电图恢复指数。P-CA导管修复组和对照组（无植入大鼠）的平均EMG值分别为0.37±0.4和0.14±0.06（*p>0.05）。b）术后7周，对照组的平均远端潜伏期为1.4±0.34 ms，P-CA导管修复组为1.29±0.32 ms，健康神经为1.08±0.14 ms。远端潜伏期的减少表明坐骨神经功能得到改善（*p>0.05）。数据表示为平均值±标准偏差。

图10.术后第7周的腓肠肌肌肉重量。P-CA神经导管组腓肠肌平均强度比率为67.7％，而对照组（无植入大鼠）为50％。两组手术肌肉的平均肌肉重量均显著低于健康肌肉（*p<0.05）。P-CA神经导管组的腓肠肌重量与对照组相比显著增加（**p<0.05）。数据表示为平均值±标准偏差。

图11.a）健康的坐骨神经，b）无植入的对照和c）P-CA神经导管样品（放大20倍）的神经纤维横截面的H＆E染色。雪旺氏细胞沿P-CA神经导管样品的神经纤维迁移，放大倍数为10倍（d）。在导管修复的大鼠中，显示了神经束（星形）和神经纤维（轴突和髓鞘）（圆形），并且雪旺细胞被识别为沿髓鞘的彩色点（箭头）。e）健康的坐骨神经、f）无植入对照神经和g）P-CA神经导管植入样品的神经纤维横截面的S100蛋白染色，放大倍数为40倍。在放大10倍（h）时，P-CA神经导管样品的神经纤维上有雪旺细胞（箭头所示）。与对照样品不同，在大多数经导管处理的样品中观察到神经束。雪旺细胞呈点状与髓鞘紧密接触。坐骨神经的形态学参数：i）导管修复组的神经纤维的直径、j）面积和k）数量显著低于正常神经。组织形态计量学评估显示，经P-CA神经导管修复的坐骨神经中段的髓鞘神经纤维的数量与正常神经接近，但其面积（髓鞘薄）小于正常神经（*p<0.05）。数据表示为平均值±标准偏差。