中国材料进展 第31卷 生物材料传递抗炎药物可在局部产生较好的疗效,并且饰这类蛋白使支架材料有更好的生物相容性,也可増加 降低全身应用药物的副作用。例如利用琼脂糖凝胶和对细胞调控的作用。例如,在PLLA电纺丝纤维表面包 PLGA纳米粒在脊髓损伤局部释放抗炎药物甲基泼尼被 Laminin蛋白使细胞粘附情况得到改善。另外,将 松,7d后使损伤灶体积明显减小。因此,在中枢修蛋白分子共轭结合在支架上也是常用的修饰方法,比如 复材料应用中,尤其是急性期修复过程中,可以考虑将将I型胶原分子连接到聚(甲基丙烯酸甲酯)和丙烯酸 抗炎药物的缓释作为一种辅助的疗法 ( PMMAAA)支架上,使神经干细胞粘附和活力改善5 4.2.3传递神经营养因 能抑制胚胎干细胞分化,维持干细胞特 神经营养因子在损伤后保护神经细胞,促进神经再4.4.2钿胞外基质内寡肽修饰 生方面有重要的 李代的作用。然而该类分子在脑 鉴于使用大分子蛋白容易传播疾病等局限性,在材 或脊髓内直接应用受到很多限制,如半衰期过短,不能料修饰方面有很多研究利用细胞外基质蛋白的活性多 通过血脑屏障等。生物材料有利于解决该类生物活性大肽、寡肽片段来替代大蛋白分子,既能发挥蛋白质的功 分子应用的问题,已有大量研究表明在各种材料内,采能、活性,同时又方便使用。 用不同方法携带释放神经营养因子等活性分子进行中枢 例如,用YGSR寡肽修饰凝胶可在体内外诱导轴 神经修复,已取得良好效果并展示了很好的应用前景。突生长延长2倍,在RGD寡肽修饰的材料研究中也有 如采用包封技术、高分子载体技术、固定化技术、肝素类似发现。在对神经干细胞的调控研究中也显示出了活 结合技术等将不同神经营养因子进行缓释,包括NT3,性,将神经前体细胞包在IⅤAV修饰的纳米纤维中 NGF,BDNF,CDNF,EGF,VEGF等等,用于多种类型约有1/3的细胞分化为神经元。该结果有重要意义,为 脑和脊髓损伤的修复,在神经细胞保护、干细胞增殖、中枢神经损伤修复提供了调控细胞的新方法 诱导、神经纤维生长等多方面取得了众多成果,达到良4.5导电材料 好的修复效果3。因此,材料设计可根据损伤部位 神经细胞的电活动是其实现功能的重要方式,因而 时机等不同需要引入神经营养因子来促进神经损伤材料的电学特点可能对神经细胞有一定的调节作用。实 修复 验发现导电材料在体内或体外能促进神经纤维的生 4.3传递细胞 长。聚吡咯( Polypyrroles)和碳纳米管及碳纳米纤维 由于中枢神经系统内神经细胞不能增殖这一特殊是中枢神经内常用的导电材料,不仅有良好的细胞亲和 性,组织和细胞缺损,尤其是大范围的缺损难以通过自性,后者还在纳米结构上与细胞外基质有相似 身修复实现,因而往往需要补充外源性细胞。实验表性,有很好的神经损伤修复应用前景 明,多种细胞可用于中枢神经损伤的修复,替代受损的 5结语 神经细胞。脑内通常应用的有神经干细胞、骨髓基质干 细胞、胚胎干细胞等;在脊髓内除以上细胞外,常用的 中枢神经系统损伤后的病变特点决定了利用组织工 还有雪旺氏细胞、嗅鞘细胞等。实验发现,如果用生物程技术治疗该类损伤的必要性和重要性,复杂的病变使 支架来携带细胞进行移植,往往比单纯的细胞悬液注射单一的治疗策略难以奏效,因此利用生物材料的优势, 移植效果好,植入细胞能在支架材料上依附生长,可提通过材料的设计和优化,将多种有效的修复方法结合起 高植入细胞的生存率,改善其生存状态,并对增殖和分来,必将给中枢神经系统损伤修复和治疗带来新的 化行为有一定的诱导作用,因而可收到事半功倍的良好希望 修复效果 参考文献 References 4.4细胞外基质蛋白修饰 细胞外基质为细胞提供一种富含生物调控因素的三[1] ang Yongping(杨水平), Lin Jiangkai(林江凯), Feng Huai(冯 维环境,并且能对细胞的生物学行为进行调节。在生物 ).实验性脊髓损伤病理生理变化研究进展[J]. Journal of 材料上修饰细胞外基质蛋白,不仅能模拟组织细胞外基 Military Surgeonin in Southest China(西南军医),2006,8(4) 质的结构,还能从功能上促进细胞粘附、迁移、增殖, 调控细胞的分化。 [2] Tator C H. Update on the Pathophysiology and Pathology of Acute Spinal Ccord Injury[J]. Brain Pathology, 1995, 5(4):407 4.4.1细胞外基质大分子修饰 胶原( Collagen)、纤维粘连蛋白( Fibronectin)、层粘[3] Mori M, Yamaguchi M, Sumitomo s. Hvaluronan-Based Bromate- 连蛋白( Laminin)是最常用的细胞外基质修饰蛋白。修 rials in Tissue Engineering[ J]. Acta Histochemical et Cytochemical中国材料进展 第 @$ 卷 生物材料传递抗炎药物可在局部产生较好的疗效" 并且 降低全身应用药物的副作用( 例如利用琼脂糖凝胶和 fEVB纳米粒在脊髓损伤局部释放抗炎药物甲基泼尼 松" L . 后使损伤灶体积明显减小*'$+ ( 因此" 在中枢修 复材料应用中" 尤其是急性期修复过程中" 可以考虑将 抗炎药物的缓释作为一种辅助的疗法( =I"I@ 传递神经营养因子 神经营养因子在损伤后保护神经细胞" 促进神经再 生方面有重要的% 无可替代的作用( 然而该类分子在脑 或脊髓内直接应用受到很多限制" 如半衰期过短" 不能 通过血脑屏障等( 生物材料有利于解决该类生物活性大 分子应用的问题" 已有大量研究表明在各种材料内" 采 用不同方法携带释放神经营养因子等活性分子进行中枢 神经修复" 已取得良好效果并展示了很好的应用前景( 如采用包封技术% 高分子载体技术% 固定化技术% 肝素 结合技术等将不同神经营养因子进行缓释" 包括 GC^@" GVa" /NGa" VNGa" <Va" H<Va等等" 用于多种类型 脑和脊髓损伤的修复" 在神经细胞保护% 干细胞增殖% 诱导% 神经纤维生长等多方面取得了众多成果" 达到良 好的修复效果*'"+ ( 因此" 材料设计可根据损伤部位% 时机等不同需要引入神经营养因子来促进神经损伤 修复( $I# 传递细胞 由于中枢神经系统内神经细胞不能增殖这一特殊 性" 组织和细胞缺损" 尤其是大范围的缺损难以通过自 身修复实现" 因而往往需要补充外源性细胞( 实验表 明" 多种细胞可用于中枢神经损伤的修复" 替代受损的 神经细胞( 脑内通常应用的有神经干细胞% 骨髓基质干 细胞% 胚胎干细胞等$ 在脊髓内除以上细胞外" 常用的 还有雪旺氏细胞% 嗅鞘细胞等( 实验发现" 如果用生物 支架来携带细胞进行移植" 往往比单纯的细胞悬液注射 移植效果好" 植入细胞能在支架材料上依附生长" 可提 高植入细胞的生存率" 改善其生存状态" 并对增殖和分 化行为有一定的诱导作用" 因而可收到事半功倍的良好 修复效果( $I$ 细胞外基质蛋白修饰 细胞外基质为细胞提供一种富含生物调控因素的三 维环境" 并且能对细胞的生物学行为进行调节( 在生物 材料上修饰细胞外基质蛋白" 不仅能模拟组织细胞外基 质的结构" 还能从功能上促进细胞粘附% 迁移% 增殖" 调控细胞的分化*'@+ ( =I=I$ 细胞外基质大分子修饰 胶原!5+--2746#% 纤维粘连蛋白!a0[,+64X306#% 层粘 连蛋白!E210606#是最常用的细胞外基质修饰蛋白( 修 饰这类蛋白使支架材料有更好的生物相容性" 也可增加 对细胞调控的作用( 例如" 在 fEEB电纺丝纤维表面包 被 E210606 蛋白使细胞粘附情况得到改善*'=+ ( 另外" 将 蛋白分子共轭结合在支架上也是常用的修饰方法" 比如 将 9型胶原分子连接到聚!甲基丙烯酸甲酯# 和丙烯酸 !fAABBB#支架上" 使神经干细胞粘附和活力改善*''+ " 能抑制胚胎干细胞分化" 维持干细胞特性*'%+ ( =I=I" 细胞外基质内寡肽修饰 鉴于使用大分子蛋白容易传播疾病等局限性" 在材 料修饰方面有很多研究利用细胞外基质蛋白的活性多 肽% 寡肽片段来替代大蛋白分子" 既能发挥蛋白质的功 能% 活性" 同时又方便使用( 例如" 用 S9V;D寡肽修饰凝胶可在体内外诱导轴 突生长延长 " 倍" 在 DVN寡肽修饰的材料研究中也有 类似发现( 在对神经干细胞的调控研究中也显示出了活 性" 将神经前体细胞包在 9bHBH修饰的纳米纤维中" 约有 $ e@ 的细胞分化为神经元( 该结果有重要意义" 为 中枢神经损伤修复提供了调控细胞的新方法*'L+ ( $I, 导电材料 神经细胞的电活动是其实现功能的重要方式" 因而 材料的电学特点可能对神经细胞有一定的调节作用( 实 验发现导电材料在体内或体外能促进神经纤维的生 长*')+ ( 聚吡咯!f+-J\J,,+-48# 和碳纳米管及碳纳米纤维 是中枢神经内常用的导电材料" 不仅有良好的细胞亲和 性*'(+ " 后 者 还 在 纳 米 结 构 上 与 细 胞 外 基 质 有 相 似 性*%#+ " 有很好的神经损伤修复应用前景( , 结 语 中枢神经系统损伤后的病变特点决定了利用组织工 程技术治疗该类损伤的必要性和重要性" 复杂的病变使 单一的治疗策略难以奏效" 因此利用生物材料的优势" 通过材料的设计和优化" 将多种有效的修复方法结合起 来" 必将给中枢神经系统损伤 修 复 和 治 疗 带 来 新 的 希望( 参考文献 %&'&(&)*&+ *$+ S267S+67\067!杨永平#" E06 T0267]20!林江凯#" a467FR2!冯 华#M实验性脊髓损伤病理生理变化研究进展*T+M>+8(%&#+: 7$#$)&(@28(6-+%$% $% 2+8)*9-/)"*$%&!西南军医#" "##%" ) !=#) %( KL"M *"+ C23+,5FM:\.234+6 3O4f23O+\OJ80+-+7J26. f23O+-+7J+>BXR34 ;\062-5X+,. 96WR,J*T+M;(&$% A&)*+#+6@" $(('" ' !=# ) =#L K =$@M *@+ A+,0A" S2127RXO0A" ;R103+1+;MFJ2-R,+626^/284. /0+1234^ ,02-806 C088R4<670644,067*T+M3!)& G$/)+!*-<$!& -)"@)+!*-<$!&" $%