周?chē)窠?jīng)修復(fù)用搭載雙因子靜電紡有序絲素蛋白支架的研究.pdf

1、創(chuàng)傷或手術(shù)過(guò)程中發(fā)生的周?chē)窠?jīng)損傷可能會(huì)導(dǎo)致患者感覺(jué)或運(yùn)動(dòng)障礙，甚至終身殘疾。目前雖有自體移植、同種異體移植、生物組織移植物和人工神經(jīng)移植物等多種移植物被用來(lái)治療神經(jīng)損傷，但這些移植物在實(shí)際使用中都受到一定限制。因此，發(fā)展組織工程人造神經(jīng)移植物以用于周?chē)窠?jīng)修復(fù)顯得非常必要。再生絲素蛋白（RSF）具有良好的生物相容性、可控的生物降解性、無(wú)毒性和通用的加工性能，已在骨、皮膚、血管、神經(jīng)受損組織修復(fù)中得到廣泛的應(yīng)用。但是目前絲素蛋白基人工神

2、經(jīng)移植物在神經(jīng)缺損修復(fù)方面還無(wú)法與自體移植物相媲美。
　　本研究以RSF水溶液為紡絲液，分別采用傳統(tǒng)靜電紡和同軸靜電紡技術(shù)，以高速旋轉(zhuǎn)輥筒作為接收裝置，制備了兩種應(yīng)用于周?chē)窠?jīng)再生的有序RSF纖維組織工程支架，采用掃描電子顯微鏡（SEM）、廣角X射線衍射（WAXD）、電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)RSF纖維支架的形貌、結(jié)構(gòu)、性能分別進(jìn)行了表征。SEM結(jié)果表明，兩種支架都由有序纖維組成；傳統(tǒng)靜電紡纖維表面光滑，呈圓柱型，纖維直徑分布狹窄，平均

3、直徑為1.8±0.5μm；同軸紡纖維平均直徑為2.5±0.7μm，表面凹凸不平，部分纖維呈帶狀。WAXD結(jié)果表明，濕處理后的傳統(tǒng)靜電紡和同軸紡RSF纖維支架的結(jié)晶度分別高達(dá)57％和53%。RSF纖維支架在垂直于纖維排列方向（簡(jiǎn)稱(chēng)垂直方向）和平行于纖維排列方向（簡(jiǎn)稱(chēng)平行方向）的力學(xué)性能具有差異性。傳統(tǒng)靜電紡RSF纖維支架在平行方向斷裂強(qiáng)度約為12.3 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率僅為1.5%；但是在垂直方向斷裂強(qiáng)度為3.4 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為1.

4、0%。同軸靜電紡RSF纖維支架在平行方向的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為9.8 MPa和1.4%；在垂直方向的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為2.1 MPa和1.2%。
　　為了促進(jìn)神經(jīng)組織再生，本研究同時(shí)將腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）通過(guò)混紡負(fù)載于RSF纖維支架中。一方面，BDNF可維持神經(jīng)元存活和促進(jìn)神經(jīng)再生；另一方面，VEGF作為一種有效的血管生長(zhǎng)因子，可增加血管通透性并誘導(dǎo)血管生成，血管能為神經(jīng)再生提

5、供所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。利用RSF纖維支架搭載BDNF和VEGF，可以長(zhǎng)久保持兩種因子的生物活性，并能對(duì)受損組織部位定點(diǎn)緩釋。搭載雙因子RSF共混纖維支架（雙因子/RSF共混纖維支架）的雙因子體外緩釋結(jié)果表明，支架中的雙因子釋放持續(xù)達(dá)2周以上，BDNF和VEGF16 d累積釋放量分別接近負(fù)載因子總量的15.9%和11.9%。RSF纖維支架體外培養(yǎng)雪旺細(xì)胞（SCs），細(xì)胞MTT測(cè)試、SEM和激光掃描共聚焦顯微鏡（LSCM）結(jié)果表明，雙因子/RS

6、F共混纖維支架比空白R(shí)SF纖維支架更有利于細(xì)胞粘附、增殖和鋪展。組織學(xué)和免疫組織化學(xué)（IHC）染色結(jié)果表明，同時(shí)植入小鼠皮下的雙因子/RSF和空白R(shí)SF纖維支架都未引起明顯慢性炎癥反應(yīng)，具有良好的生物相容性。與空白R(shí)SF纖維支架相比，雙因子/RSF共混纖維支架可顯著促進(jìn)血管和神經(jīng)再生，因此在周?chē)窠?jīng)修復(fù)、再生以及其他組織的修復(fù)方面有巨大的應(yīng)用潛力。
　　為了提高雙因子促進(jìn)周?chē)窠?jīng)再生協(xié)同作用效果，本文采用同軸靜電紡技術(shù)將BDNF和

7、VEGF分別負(fù)載在纖維芯層和皮層，并互換其在纖維皮芯層中位置，制備了inner-VEGF/Outer-BDNF同軸纖維支架（ IVOB）和inner-BDNF/Outer-VEGF同軸纖維支架（IBOV）兩種搭載雙因子RSF同軸纖維支架。RSF同軸纖維支架中的雙因子體外緩釋結(jié)果表明，相同因子因負(fù)載位置不同具有不同的釋放行為，在皮層的因子比芯層的因子釋放速率快，可實(shí)現(xiàn)兩種因子的釋放順序、時(shí)間和劑量的相對(duì)可控。對(duì)于IVOB，BDNF和VEG

8、F16 d的累積釋放量分別占負(fù)載因子總量的9.3%和7.0%；對(duì)于IBOV，BDNF和VEGF的累積釋放總量分別占負(fù)載因子總量的11.2%和4.6%。體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，由于皮層BDNF的快速釋放，IVOB能夠促進(jìn)雪旺細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和鋪展。然而，小鼠背部皮下植入實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，從IBOV快速釋放的VEGF可顯著促進(jìn)早期血管生成，對(duì)后續(xù)更多的神經(jīng)再生大有裨益。因此，合理的VEGF和BDNF釋放順序?qū)Υ龠M(jìn)周?chē)窠?jīng)再生具有重要影響，該研究也