周围神经损伤（PNI）是临床高发的神经系统创伤，全球年发病人数超百万，超 50% 患者会出现神经功能恢复受限，且损伤后两周内肌肉量最高可流失 50%，同时伴随神经性疼痛、焦虑抑郁等并发症，严重影响患者生活质量。传统临床干预手段如神经缝合、神经移植、常规神经导管修复，存在神经纤维对位不良、供体短缺、长段缺损再生支持不足等缺陷；而电刺激、超声等生物物理疗法，也面临感染风险、疗效不稳定等问题。开发兼具优异生物相容性、主动再生调控、并发症防治的新型修复材料，成为周围神经损伤治疗领域的研究重点。

近日，香港城市大学胡金莲教授与江西省科学院翟振亚副研究员团队合作，在周围神经再生修复领域取得重要研究成果，设计制备出一款集自供电、导电、机械响应性药物递送于一体的聚己内酯/明胶（PCLG）纳米纤维导管。该研究成果围绕自供电纳米纤维导管的设计、制备、性能表征及体内外功能验证展开，系统揭示了其通过激活胰岛素信号通路促进神经再生、抑制细胞凋亡的分子机制，相关研究成果已形成高水平学术论文，展现出良好的临床转化潜力。相关研究内容以“Multi-functional self-powered nanofiber conduit for peripheral nerve regeneration and muscle atrophy prevention”为题目，发表在期刊《Journal of Nanobiotechnology》上。江西省科学院医药与健康研究所谈仁杰博士为第一作者，香港城市大学胡金莲教授、江西省科学院翟振亚副研究员为通讯作者。

研究团队采用静电纺丝和浸涂的复合工艺制备核心材料 PCLG-D 纳米纤维导管：如图 1a 所示，先将聚己内酯与明胶按等体积混合，通过静电纺丝制备取向性良好的 PCLG 纳米纤维膜，再将其浸入负载阿司匹林/赖氨酸的聚吡咯（PPy/D）纳米颗粒分散液中浸涂，最终卷制成圆柱形神经导管。

图1：多功能自供电纳米纤维导管的制造和形态。

PCLG 导管为取向性纳米纤维结构，平均纤维直径 436 nm，相比纯 PCL 导管拉伸强度显著提升，且柔韧性优异，可耐受反复弯曲、扭转、折叠而不破损；PPy 涂层赋予导管疏水特性（水接触角＞90°），能抵抗生理环境中水分渗透，提升材料稳定性。如图 2b 所示，导管的压电输出主要来源于明胶，在 4 N 外力作用下可产生稳定电压，且体内输出性能与运动强度呈正相关（跑步机速度 15 cm/s 时峰值电压达 2.869 V）；PPy 的共轭 π 体系赋予导管良好导电性，有效缓解了自供电材料的极化抵消问题，保障神经电信号传导。

图2：多功能自供电纳米纤维导管的力学特性、压电与导电性。

如图 3a 所示，阿司匹林/赖氨酸通过 PPy 纳米颗粒负载于导管表面，无外力时药物泄漏量极低，而运动诱导的机械刺激可触发导管的压电效应，实现药物的爆发释放 + 持续缓释，避免了直接给药带来的全身副作用，同时精准发挥抗炎、抗氧化作用。体外细胞实验证实导管无细胞毒性，对细胞凋亡/坏死无显著影响。

图3：多功能自供电纳米纤维导管的机械响应性药物递送和生物相容性。

如图 4a 所示，研究团队以小鼠坐骨神经 10 mm 缺损模型为研究对象，开展体内功能验证，结果显示 PCLG-D 纳米纤维导管展现出远超传统材料的修复效果：植入 14 天后，PCLG-D 导管可有效缩短神经缺损间隙，实现神经纤维的定向再生，且能维持神经冲动的跨缺损传导；免疫荧光分析证实，PCLG-D 组的坐骨神经再生程度显著优于纯 PCL、单纯药物注射等组别，8 周内可实现坐骨神经的完全再生。

图4：多功能自供电纳米纤维导管高效促进神经再生，显著改善肌肉萎缩。

此外，如图 5 所示，跑步机运动（18 cm/s）可通过增强导管自供电性能，进一步提升药物释放效率与神经再生效果。与单纯 PCLG-D 组、单纯运动组相比，PCLG-D+18 cm/s 运动组的神经再生程度、肌电图（EMG）信号强度均为最高，腓肠肌纤维横截面积从 1200-1500 μm² 提升至 1800-2100 μm²，胫骨前肌、腓肠肌湿重显著增加，快/慢肌纤维相关基因（MyHC I/2A/2X/2B）表达水平大幅上调，有效逆转了失神经支配性肌肉萎缩。

图5：多功能自供电纳米纤维导管高效促进神经再生，显著改善肌肉萎缩。

论文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41840606/

人物简介：

胡金莲，香港城市大学生物医学工程系讲座教授，博士生导师，长期从事智能生物材料、组织工程、可穿戴生物医学器件等领域的研究，在静电纺丝纳米纤维材料、形状记忆聚合物、自供电生物医用器件等方向取得一系列创新性成果。主持国家自然科学基金、香港城市大学启动基金等多项科研项目，在 Advanced Materials、Matter、ACS Nano、Advanced Functional Materials 等国际顶级期刊发表大量高水平论文，研究成果为生物材料的临床转化提供了重要支撑。

翟振亚，江西省科学院医药与健康研究所副所长、副研究员，江西省“赣鄱俊才-主要学科学术和技术带头人”项目主持人，华南农业大学博士，中国科学院亚热带农业生态研究所博士后，师从印遇龙院士。长期从事营养学、腹泻与肠道健康调控、营养代谢与健康调控等领域研究，同时聚焦神经再生与智能生物材料的基础及转化研究，在跨学科融合开展生物材料研发与疾病调控研究方面形成特色。

谈仁杰，香港城市大学生物医学工程系哲学博士，江西省科学院医药与健康研究所研究人员，核心研究方向为神经肌肉再生、智能生物材料开发与药物精准递送。博士阶段独立设计核壳结构、自供电及导电纳米纤维系统等多款智能组织工程移植物，实现药物缓控释与运动触发按需释放，结合转录组学揭示其调控炎症、促进成肌和神经再生的关键分子机制，以第一作者/共同第一作者在 ACS Nano、Nano Energy、Journal of Nanobiotechnology 等中科院一区/二区顶刊发表 SCI 论文 7 篇，深度参与多项国家及省部级科研项目，具备扎实的分子机制研究功底与实验操作能力。