新型柔性神经导管具有优异机械性能且可促进神经再生

doi:10.4103/NRR.NRR-D-23-01792

摘要/Abstract

摘要：

在临床实践中，无张力神经吻合通常只能满足较短神经缺损(< 5 mm)的修复。在长短神经缺损的情况下，自体移植仍然是金标准，但其可引发多种并发症。因此能桥接周围神经损伤的神经导管被认为是一种克服自体移植局限性的替代品。一种理想的神经导管应具有优异的机械性能，包括灵活性、抗扭结和管腔塌陷能力，同时也能为神经再生提供物理引导。实验使用静电纺丝技术在神经导管最内腔面制备了取向纤维，随后在取向纤维外制备无序的静电纺丝纤维，最后在静电纺丝管的外壁使用熔融纺丝技术制备螺旋状的熔融纺丝纤维。这种柔性神经导管内腔面的取向纤维可促进神经细胞沿着纤维伸展，而外部的螺旋熔融纤维可增强抗扭结和抗挤压特性，并具有良好的结构稳定性。最后，将这种新型柔性神经导管植入大鼠坐骨神经缺损模型，可见其可有效促进了神经再生和神经功能恢复。结果表明，这种新型柔性神经导管是一种有临床应用前景的用于周围神经缺损修复的神经导管。

https://orcid.org/0000-0003-4279-1704 (Peifu Tang); https://orcid.org/0000-0003-4943-1955 (Zhongyang Liu); https://orcid.org/0000-0003-3317-3509 (Kai Wang)

关键词: 神经管, 神经再生, 抗扭结, 拓扑线索, 周围神经损伤, 取向纤维, 螺旋形纤维

Abstract: Autografting is the gold standard for surgical repair of nerve defects > 5 mm in length; however, autografting is associated with potential complications at the nerve donor site. As an alternative, nerve guidance conduits may be used. The ideal conduit should be flexible, resistant to kinks and lumen collapse, and provide physical cues to guide nerve regeneration. We designed a novel flexible conduit using electrospinning technology to create fibers on the innermost surface of the nerve guidance conduit and employed melt spinning to align them. Subsequently, we prepared disordered electrospun fibers outside the aligned fibers and helical melt-spun fibers on the outer wall of the electrospun fiber lumen. The presence of aligned fibers on the inner surface can promote the extension of nerve cells along the fibers. The helical melt-spun fibers on the outer surface can enhance resistance to kinking and compression and provide stability. Our novel conduit promoted nerve regeneration and functional recovery in a rat sciatic nerve defect model, suggesting that it has potential for clinical use in human nerve injuries

Key words: aligned fibers, anti-kinking, helical fibers, nerve guidance conduit, nerve regeneration, peripheral nerve injury, topological guidance

. 新型柔性神经导管具有优异机械性能且可促进神经再生[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2025, 20(7): 2084-2094.

Tong Li, Quhan Cheng, Jingai Zhang, Boxin Liu, Yu Shi, Haoxue Wang, Lijie Huang, Su Zhang, Ruixin Zhang, Song Wang, Guangxu Lu, Peifu Tang, Zhongyang Liu, Kai Wang. A novel flexible nerve guidance conduit promotes nerve regeneration while providing excellent mechanical properties[J]. Neural Regeneration Research, 2025, 20(7): 2084-2094.

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。

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延伸阅读

NRR：解放军总医院刘锺阳教授团队构建内腔面取向纤维柔性抗扭结神经导管具有优异力学特性并促进神经再生

周围神经损伤是一个全球性难题，可导致疼痛、运动和感觉神经障碍等问题 ^{[1, 2]}。临床上，自体神经移植仍然是修复周围神经缺损的金标准，使用神经引导导管被认为是一种有希望的替代品。来自中国解放军总医院刘锺阳教授团队从临床实践出发，使用静电纺丝和熔融纺丝构建出了一种内腔面有取向纤维的柔性抗扭结神经导管，该导管具有优异抗扭结和抗挤压特性，同时还具有引导神经再生的能力。

神经系统是一个高度分化的系统，负责沟通和协调宿主对各种环境变化的反应 ^[3]。考虑到周围神经系统固有的再生能力，在临床实践中，无张力神经吻合通常足以满足短神经间隙(< 5 mm) ^[4]。然而，在神经间隙较长的情况下，利用肋间神经、腓浅神经和腓深神经的自体移植物手术仍然是金标准 ^[5]。然而，自体神经移植本身是一种“拆东墙补西墙”的策略。自体神经移植引起的并发症通常涉及供体感觉神经紊乱、外伤性神经瘤等问题 ^{[5, 6]}。人工神经引导导管越来越被认为是克服自体移植物局限性的替代品。早期的神经引导导管被设计成由硅胶制成的中空形状，虽然对短神经间隙有效，但实现功能再生仍然是一个挑战 ^[7]。

相比于活性因子和细胞等对神经再生有益的因素，物理引导线索具有稳定可靠的特点，可对细胞行为产生持续性的调控，这极大增加了神经引导导管在临床应用中的可行性 ^{[4, 8]}。取向静电纺丝纤维已经被充分证明可以有效引导神经细胞沿着纤维增殖迁移，进而促进神经再生 ^[9-11]。然而，在临床实践过程中，理想的神经引导导管还需要具有优异的力学特性，包括良好的抗扭结特性，以满足跨关节等部位的神经重建需求；同时，神经引导导管还需要具有优异的抗挤压特性，以防止植入后肌肉对导管的挤压导致导管变形 ^{[12, 13]}。弹簧状的螺旋结构被广泛应用于工程领域，在弯曲时可以防止应力集中，进而导致局部结构破坏；同时，这种结构还可以提供优异的径向支持特性，这为理想的神经导管开发带来了启发。

刘锺阳等在《中国神经再生研究（英文版）》2025年7月7期发表的研究中，使用静电纺丝技术在神经引导导管的最内腔面制备了取向纤维，作为引导神经细胞再生的物理线索；随后在取向纤维外制备无序的静电纺丝纤维，该静电纺丝纤维防止周围组织中的瘢痕组织侵入导管，进而阻碍神经再生；最后在静电纺丝管的外壁使用熔融纺丝技术制备螺旋状的熔融纺丝纤维（图1），这种新型神经导管内腔面为取向纤维，而外表面为螺旋熔融纤维的神经导管，其内腔面的取向纤维可促进神经细胞（PC12和背根神经节）沿着纤维伸展，而外部的螺旋熔融纤维可增强神经引导导管的抗扭结和抗挤压特性（图2），且具有良好的结构稳定性。而后植入大鼠坐骨神经缺损模型后，这种新型神经导管可有效促进了神经再生和神经功能恢复（图3）。综上，这种新型神经导管具备有益力学特性的同时，还能促进神经再生，同时易于制造，解决了临床应用中的实际问题，是一种具有重要临床应用前景的神经导管。

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图1 神经导管的制备过程示意图及结构表征（图源：Li et al., Neural Regen Res, 2025）

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图2三种神经导管的力学性能表征（图源：Li et al., Neural Regen Res, 2025）

图3神经导管的体内再生评价（图源：Li et al., Neural Regen Res, 2025）

原文链接：https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-23-01792

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