用于动态压迫腰神经根的双网络水凝胶

doi:10.4103/1673-5374.276361

摘要/Abstract

摘要： orcid: 0000-0001-7404-4688 (Jia-Zhi Yan)

Abstract: Current animal models of nerve root compression due to lumbar disc herniation only assess the mechanical compression of nerve roots and the inflammatory response. Moreover, the pressure applied in these models is static, meaning that the nerve root cannot be dynamically compressed. This is very different from the pathogenesis of lumbar disc herniation. In this study, a chitosan/polyacrylamide double-network hydrogel was prepared by a simple two-step method. The swelling ratio of the double-network hydrogel increased with prolonged time, reaching 140. The compressive strength and compressive modulus of the hydrogel reached 53.6 and 0.34 MPa, respectively. Scanning electron microscopy revealed the hydrogel’s crosslinked structure with many interconnecting pores. An MTT assay demonstrated that the number of viable cells in contact with the hydrogel extracts did not significantly change relative to the control surface. Thus, the hydrogel had good biocompatibility. Finally, the double-network hydrogel was used to compress the L4 nerve root of male sand rats to simulate lumbar disc herniation nerve root compression. The hydrogel remained in its original position after compression, and swelled with increasing time. Edema appeared around the nerve root and disappeared 3 weeks after operation. This chitosan/polyacrylamide double-network hydrogel has potential as a new implant material for animal models of lumbar nerve root compression. All animal experiments were approved by the Animal Ethics Committee of Neurosurgical Institute of Beijing, Capital Medical University, China (approval No. 201601006) on July 29, 2016.

Key words: chitosan, double-network hydrogel, dynamic compression, lumbar disc herniation, micro-MRI, nerve root, peripheral neuropathic pain, polyacrylamide

. 用于动态压迫腰神经根的双网络水凝胶[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2020, 15(9): 1724-1731.

Hui Li, Hua Meng, Yan-Yu Yang, Jia-Xi Huang , Yong-Jie Chen, Fei Yang , Jia-Zhi Yan. A double-network hydrogel for the dynamic compression of the lumbar nerve root[J]. Neural Regeneration Research, 2020, 15(9): 1724-1731.

参考文献

引言

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延伸阅读

Neural Regen Res：利用壳聚糖/聚丙烯酰胺双网络水凝胶可建立一种新型腰椎间盘突出神经根受压动物模型

来自中国首都医科大学附属北京天坛医院闫家智教授团队在其最新研究中利用中科院化学研究所新研制的，与椎间盘的物理性状相似且无毒无害的壳聚糖/聚丙烯酰胺双网络水凝胶，可通过植入大鼠右侧L4神经根背侧制备腰椎神经根受压动物模型，且7.0T显微MRI可见水凝胶能够其能够模拟椎间盘突出动态压迫神经根。

腰椎间盘突出后神经根在神经通道内受到突出椎间盘的压迫和炎性损伤，是诱发疼痛的重要病理学基础。研究人员发现椎间盘突出引起神经根性痛的原因主要有两方面因素：机械性压迫和炎症反应。但是至今没有一个理想的腰椎间盘突出神经根压迫的动物模型，目前所建立的动物模型仅从机械压迫或炎症反应中的一个方面来研究神经根受压情况，且致压物是静态的，不能对神经根进行动态压迫，仍与临床椎间盘突出发生的病理机制有着很大的差异，妨碍了人们对椎间盘突出所导致的神经根痛发生的病理生理机制的理解。

此次，闫家智等发现新研制的壳聚糖/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的微观结构中有有很多孔隙结构、可塑性好、吸水性好、生物力学特性较强，具有可靠的生物相容性，和椎间盘物理性质相似。利用7.0T Micro-MRI和Catwalk评估建模情况，发现水凝胶随着术后时间延长，位置未明显改变，并发生膨胀压迫神经根，导致步态发生改变，成功建立了一种新型能够更符合临床腰椎间盘突出神经根受压的动物模型。该成果为后续研究、进一步揭示椎间盘突出所导致的神经根痛发生的病理生理机制及其治疗提供一种更加可靠的动物模型。

这项研究成果发表于《中国神经再生杂志（英文版）》杂志2020年9期。