生物活性材料和组织工程技术：促进创伤性脑损伤神经再生的新视角

doi:10.4103/1673-5374.391179

摘要/Abstract

摘要：

近年来，组织工程和再生医学已成为神经再生领域的新兴方法。结合生物材料、生长因子、干细胞以及外泌体的组织工程方案为神经损伤的有效修复提供了一个利于神经功能恢复、改善预后、减少药物使用和侵入性外科手术的平台。生物材料在促进神经发育、抑制胶质瘢痕形成、提供合适的仿生神经微环境等方面表现出优势，使其在神经再生领域具有广阔的应用前景。例如，负载干细胞的生物活性支架可提供生物相容性和可生物降解的环境。此外，干细胞来源的外泌体结合了干细胞的优势，避免了免疫排斥的风险，与生物材料结合增强了其生物功能并发挥稳定的作用，从而促进创伤性脑损伤患者的血管生成和神经再生，促进脑功能的恢复。遗憾的是，虽然生物材料在实验室中显示出了积极的效果，但当其应用于人体中枢神经系统再生的临床研究时，其疗效却不尽如人意。在此，文章首先归纳了各种生物活性材料的特点和性质，介绍基于创伤性脑损伤后生物化学和细胞分子机制的应用，并讨论了生物材料在促进神经再生方面的新兴作用，接着总结了由干细胞以及干细胞来源的外泌体注入的适应性生物材料应用于创伤性脑损伤患者的治疗，最后，提出了生物材料用于颅脑创伤治疗的主要局限性，并对其未来的潜力提出了见解。

https://orcid.org/0000-0002-3297-9183 (Jing Chen)

Abstract: Traumatic brain injury is a serious medical condition that can be attributed to falls, motor vehicle accidents, sports injuries and acts of violence, causing a series of neural injuries and neuropsychiatric symptoms. However, limited accessibility to the injury sites, complicated histological and anatomical structure, intricate cellular and extracellular milieu, lack of regenerative capacity in the native cells, vast variety of damage routes, and the insufficient time available for treatment have restricted the widespread application of several therapeutic methods in cases of central nervous system injury. Tissue engineering and regenerative medicine have emerged as innovative approaches in the field of nerve regeneration. By combining biomaterials, stem cells, and growth factors, these approaches have provided a platform for developing effective treatments for neural injuries, which can offer the potential to restore neural function, improve patient outcomes, and reduce the need for drugs and invasive surgical procedures. Biomaterials have shown advantages in promoting neural development, inhibiting glial scar formation, and providing a suitable biomimetic neural microenvironment, which makes their application promising in the field of neural regeneration. For instance, bioactive scaffolds loaded with stem cells can provide a biocompatible and biodegradable milieu. Furthermore, stem cells-derived exosomes combine the advantages of stem cells, avoid the risk of immune rejection, cooperate with biomaterials to enhance their biological functions, and exert stable functions, thereby inducing angiogenesis and neural regeneration in patients with traumatic brain injury and promoting the recovery of brain function. Unfortunately, biomaterials have shown positive effects in the laboratory, but when similar materials are used in clinical studies of human central nervous system regeneration, their efficacy is unsatisfactory. Here, we review the characteristics and properties of various bioactive materials, followed by the introduction of applications based on biochemistry and cell molecules, and discuss the emerging role of biomaterials in promoting neural regeneration. Further, we summarize the adaptive biomaterials infused with exosomes produced from stem cells and stem cells themselves for the treatment of traumatic brain injury. Finally, we present the main limitations of biomaterials for the treatment of traumatic brain injury and offer insights into their future potential.

Key words: bioactive materials, biomaterials, exosomes, neural regeneration, scaffolds, stem cells, tissue engineering, traumatic brain injury

. 生物活性材料和组织工程技术：促进创伤性脑损伤神经再生的新视角[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2024, 19(10): 2157-2174.

Shihong Zhu, Xiaoyin Liu, Xiyue Lu, Qiang Liao, Huiyang Luo, Yuan Tian, Xu Cheng, Yaxin Jiang, Guangdi Liu, Jing Chen. Biomaterials and tissue engineering in traumatic brain injury: novel perspectives on promoting neural regeneration[J]. Neural Regeneration Research, 2024, 19(10): 2157-2174.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

NRR杂志被国际重要数据库收录

科学引文索引（Science Citation Index Expanded，SCI）

美国国立医学图书馆（PubMed）

美国国立医学图书馆开放获取全文数据库（PubMed Central, PMC）

美国生物学文摘数据库（BIOSIS previews, BP）

美国《化学文摘》（Chemical Abstracts, CA）

Scopus荷兰《医学文摘库/医学文摘》（Excerpta Medica, EM）

波兰《哥伯尼索引》（Index of Copurnicus, IC）

OvidSP平台数据库

中国科学引文数据库（CSCD）

中国科技期刊数据库-统计源期刊（CSTPCD）

编委会

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编委会成员

期刊编委队伍由国际神经再生领域著名学者、中国科学院院士、香港大学苏国辉教授和美国印第安纳大学徐晓明教授领导的由100多位国际神经再生优秀专家组成。共同致力于创办一本发表神经再生领域专业学术研究经同行严格评审的优秀学术期刊。

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讨论

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文题：不超过 90个字母，20个单词。

摘要：非结构式， 250单词。

引言：

主体内容：

总结：

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（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

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主体内容：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

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（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

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（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

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延伸阅读

NRR：武汉大学杨振兴团队总结了迷走神经电刺激促进脑卒中后神经系统功能恢复的机制和临床应用特点前景

脑卒中患者所遗留的长期神经功能障碍，对个人的生活质量及社会经济产生严重影响，脑卒中后的中枢神经功能恢复也是脑卒中治疗的难题。迷走神经刺激疗法（VNS）已获得美国食品和药物管理局（FDA）批准，用于自闭症、难治性抑郁症、癫痫和阿尔茨海默病的探索性治疗。由于迷走神经刺激与改变神经递质和中枢神经元的可塑性等多种机制有关，有望成为治疗脑卒中的新型治疗技术，在全球多中心开展临床试验，目前也成为神经康复研究的热点之一。武汉大学杨振兴教授团队在发表于《中国神经再生研究（英文版）》杂志2024年10期的综述中，对近年来迷走神经刺激促进神经功能恢复的相关研究结果进行总结及更新，发现在急性缺血性脑卒中的动物模型中，VNS 通过减少炎症反应、调节血脑屏障通透性、促进血管生成和神经轴突再生，缩小脑梗塞面积、减轻脑卒中后的神经损伤，并改善脑卒中大鼠的学习和记忆能力。同时重点讨论了迷走神经刺激在临床试验中促进患者肢体感觉及运动功能恢复所取得的研究成果及进展，并展望迷走神经刺激疗法在未来脑卒中疾病中的运用前景及目前所面临的缺陷及不足。

杨振兴教授团队认为，迷走神经刺激疗法在动物实验中取得了良好的实验效果及可行的理论机制，在临床可与各种急、慢性期脑缺血疗法和常规康复疗法相结合，以更好地改善脑损伤后的神经功能。但在临床运用中仍有许多关于迷走神经刺激最佳选择和个性化参数设置的问题需要解决。虽然有大量临床试验证明了非侵入性迷走神经刺激对脑卒中患者的康复有益，但这些研究都集中在肢体运动功能的改善上。事实上，迷走神经刺激在脑卒中后认知障碍、吞咽障碍、失语和睡眠觉醒障碍的神经保护方面也具有重要的临床研究意义。在此基础上，应针对患者的具体情况对迷走神经刺激进行整体改进，进一步优化刺激参数，以取得更好的效果。此外，还应分析既有的刺激结果，以确定更好的治疗频率、每日刺激时间和治疗阈值。