傅更洋,等组织工程化神经修复周国神经创伤的应用 Ltterwww.crter.oRg Multi-walled CNT MWNTS) 48 应是神经组织功能研究的一部分,成为将来研究的热 导电性纳米碳管与人工聚合物相交连,在体外可点问题。 以明显促进神经轴突的再生阳40。导电性纳米碳管具 有如下特点:①体积非常小,能够更好地与细胞接触。3小结 Conclusion ②具有良好的弹性与强度,能在组织修复过程中具有 组织的柔韧性,又保持支架结构的完整。③具有良好 组织工程神经不仅局限于基础实验阶段,最终它 的导电性能,且可调控。④具有稳定的光谱性状,可要应用于临床,使得众多临床神经损伤患者受益。其 以被追踪、监测,了解治疗情况。⑤具有携带各种生疗效不仅局限于等冋自体神经移植,更要超过这个 物活性物质的能力51,故将导电性纳米碳管应用于“金标准”。目前将组织工程神经应用于临床尚存 周围神经组织工程具有广阔的前景,将可能实现工程些问题亟待解决:①种子细胞来源及伦理。②细胞扩 化组织产品临床应用的重大突破。 増后移植的免疫排斥。③移植细胞稳定性问题及致瘤 2.3构建周围神经组织的技术 性。④神经支架材料的降解速度、最佳孔隙率、导管 基因修饰技术:周围神经损伤后,神经再生需要各厚度、形状等。⑤体外神经构建后移植修复时机。⑥ 种生物生长因子的参与。种子细胞于体外进行基因转各种神经生物因子的局部释放与调控等等。随着科技 染后再将其移植于体内,使其释放需要的各种神经营的发展,期待上述问题的及早解决,最终将组织工程 养因子,促进神经再生⑤3。由于神经损伤后,神经化神经应用于临床,使患者受益。 离断两端会表达各种生长因子,并且远端的组织表达 水平要高于近端,形成近低远高的浓度梯度阿。这种 作者贡献:第一作者构思并设计本综述,全部作者解 短暂的浓度梯度是体内神经再生的信号机制 析相关数据,第一作者对文章负责。 尽管应用基因修饰技术已经在周围神经损伤的 利益冲突:课题未涉及任何厂家和雇主或其他经济组 模型上取得了成功的疗效,但是基因修饰细胞释放的织直接或间接的利益的赞助。 神经营养因子提高了其体内浓度,破坏了原有的浓度 伦理要求:无涉及伦理冲突的内容 梯度变化,反而会产生“陷阱效应”干扰神经纤维再 学术术语:组织工程化周围神经一将“细胞-生物材料 生,甚至抑制神经再生。为此,基因修饰技术应复合物植入神经损伤处,细胞在生物材料逐渐被机体吸收 加以调控,使其在局部释放生理需要剂量浓度的生长降解过程中促进、引导轴突再生形成新的具有形态和功能 因子,保持体内应有的信号梯度,这是学者努力的方的周围神经组织,达到修复创伤和重建功能的目的。 向。 作者声明:文章为原创作品,数据准确,内容不涉及 静电纺丝技术:静电纺丝技术是生产直径在微米到泄密,无一稿两投,无抄袭,无内容剽窃,无作者署名争 纳米范围的连续纤维的方法,可以通过控制聚合物溶议,无与他人课题以及专利技术的争执,内容真实,文责 液浓度、黏度、配比等参数改变纤维的尺寸大小;另自负 外,改变电场的强度和方式可以使所产生的支架结构 与形态不同。由于静电纺丝支架具有更类似于天然的4参考文献 References 细胞外基质的结构,其高生物相容性、降解性及极高 的表面积容积比率,为细胞的黏附、迁移、增殖和 Lundborg G A25- year perspective of peripheral nerve 分化功能提供更有利的环境,近年来备受关注。但 surgery: evolving neuroscientific concepts and clinical significance. J Hand Surg Am. 2000, 25(3):391-414 是目前的研究仍仅限于种子细胞和支架生物相容性g2 Evans PJ peripheral nerve 等的研究,将其用于临床修复神经损伤,还有很多 allograft: a comprehensive review of regeneration and 题需要解决。 neuroimmunology. Prog Neurobiol 1994: 43(3) 促进神经再生方法:构建的组织工程周围神经最终 要移植于体内,成为神经的一部分。尽管目前的显薇|3] Gansmuller A, Clarin E, Kruger F,et al. Tracing transplanted and maturation in the 外科技术及设备已经相对成熟,但是神经功能完全恢 iverer mouse brain. Glia. 1991; 4(6): 580-590 复正常的实验研究尚未见报道。周围神经损伤后,相1 Ansselin AD, Fink T, Davey DF Peripheral nerve regeneration 应节段的中枢神经元凋亡、移植神经生长缓慢、靶器 through nerve guides seeded with adult Schwann cells Neuropathol Appl Neurobiol 1997: 23(5): 387-398 官机能丧失等这些都是影响神经功能恢复的因素。目5] Keeley R., Atagi elman E, et al. Synthetic nerve graft 前,大量的研究都关注于如何加速神经轴突的再生, containing collagen and synthetic Schwann cells inproves 如应用各种外源性生长因子、对神经施加光、电刺激 functional, electrophysiological, and histological parameters 等6。对于如何保护神经元,防止靶器官失用,也 of peripheral nerve regeneration. Restor Neurol Neurosci 19935(5):35336 7338 Po.Box1200,Shenyang110004www.crter.org o1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net傅重洋，等. 组织工程化神经修复周围神经创伤的应用 7338 P.O. Box 1200, Shenyang 110004 www.CRTER.org www.CRTER.org (Multi-walled CNT, MWNTs)[48]。 导电性纳米碳管与人工聚合物相交连，在体外可 以明显促进神经轴突的再生[49-50]。导电性纳米碳管具 有如下特点：①体积非常小，能够更好地与细胞接触。 ②具有良好的弹性与强度，能在组织修复过程中具有 组织的柔韧性，又保持支架结构的完整。③具有良好 的导电性能，且可调控。④具有稳定的光谱性状，可 以被追踪、监测，了解治疗情况。⑤具有携带各种生 物活性物质的能力[51-52]，故将导电性纳米碳管应用于 周围神经组织工程具有广阔的前景，将可能实现工程 化组织产品临床应用的重大突破。 2.3 构建周围神经组织的技术 基因修饰技术：周围神经损伤后，神经再生需要各 种生物生长因子的参与。种子细胞于体外进行基因转 染后再将其移植于体内，使其释放需要的各种神经营 养因子，促进神经再生[53-55]。由于神经损伤后，神经 离断两端会表达各种生长因子，并且远端的组织表达 水平要高于近端，形成近低远高的浓度梯度[56]。这种 短暂的浓度梯度是体内神经再生的信号机制。 尽管应用基因修饰技术已经在周围神经损伤的 模型上取得了成功的疗效，但是基因修饰细胞释放的 神经营养因子提高了其体内浓度，破坏了原有的浓度 梯度变化，反而会产生“陷阱效应”干扰神经纤维再 生，甚至抑制神经再生[57-60]。为此，基因修饰技术应 加以调控，使其在局部释放生理需要剂量浓度的生长 因子，保持体内应有的信号梯度，这是学者努力的方 向。 静电纺丝技术：静电纺丝技术是生产直径在微米到 纳米范围的连续纤维的方法，可以通过控制聚合物溶 液浓度、黏度、配比等参数改变纤维的尺寸大小；另 外，改变电场的强度和方式可以使所产生的支架结构 与形态不同。由于静电纺丝支架具有更类似于天然的 细胞外基质的结构，其高生物相容性、降解性及极高 的表面积/容积比率，为细胞的黏附、迁移、增殖和 分化功能提供更有利的环境[61]，近年来备受关注。但 是目前的研究仍仅限于种子细胞和支架生物相容性 等的研究，将其用于临床修复神经损伤，还有很多问 题需要解决。 促进神经再生方法：构建的组织工程周围神经最终 要移植于体内，成为神经的一部分。尽管目前的显微 外科技术及设备已经相对成熟，但是神经功能完全恢 复正常的实验研究尚未见报道。周围神经损伤后，相 应节段的中枢神经元凋亡、移植神经生长缓慢、靶器 官机能丧失等这些都是影响神经功能恢复的因素。目 前，大量的研究都关注于如何加速神经轴突的再生， 如应用各种外源性生长因子、对神经施加光、电刺激 等[62-63]。对于如何保护神经元，防止靶器官失用，也 应是神经组织功能研究的一部分，成为将来研究的热 点问题。 3 小结 Conclusion 组织工程神经不仅局限于基础实验阶段，最终它 要应用于临床，使得众多临床神经损伤患者受益。其 疗效不仅局限于等同自体神经移植，更要超过这个 “金标准”。目前将组织工程神经应用于临床尚存一 些问题亟待解决：①种子细胞来源及伦理。②细胞扩 增后移植的免疫排斥。③移植细胞稳定性问题及致瘤 性。④神经支架材料的降解速度、最佳孔隙率、导管 厚度、形状等。⑤体外神经构建后移植修复时机。⑥ 各种神经生物因子的局部释放与调控等等。随着科技 的发展，期待上述问题的及早解决，最终将组织工程 化神经应用于临床，使患者受益。 作者贡献：第一作者构思并设计本综述，全部作者解 析相关数据，第一作者对文章负责。 利益冲突：课题未涉及任何厂家和雇主或其他经济组 织直接或间接的利益的赞助。 伦理要求：无涉及伦理冲突的内容。 学术术语：组织工程化周围神经—将“细胞-生物材料” 复合物植入神经损伤处，细胞在生物材料逐渐被机体吸收 降解过程中促进、引导轴突再生形成新的具有形态和功能 的周围神经组织，达到修复创伤和重建功能的目的。 作者声明：文章为原创作品，数据准确，内容不涉及 泄密，无一稿两投，无抄袭，无内容剽窃，无作者署名争 议，无与他人课题以及专利技术的争执，内容真实，文责 自负。 4 参考文献 References [1] Lundborg G. A 25-year perspective of peripheral nerve surgery: evolving neuroscientific concepts and clinical significance. J Hand Surg Am. 2000;25(3):391-414. [2] Evans PJ, Midha R, Mackinnon SE. The peripheral nerve allograft: a comprehensive review of regeneration and neuroimmunology. Prog Neurobiol. 1994;43(3): 187-233. [3] Gansmuller A, Clerin E, Krüger F,et al. Tracing transplanted oligodendrocytes during migration and maturation in the shiverer mouse brain. Glia. 1991;4(6):580-590. [4] Ansselin AD, Fink T, Davey DF. Peripheral nerve regeneration through nerve guides seeded with adult Schwann cells. Neuropathol Appl Neurobiol. 1997 ;23(5):387-398. [5] Keeley R, Atagi T, Sabelman E,et al. Synthetic nerve graft containing collagen and synthetic Schwann cells inproves functional, electrophysiological, and histological parameters of peripheral nerve regeneration. Restor Neurol Neurosci. 1993;5(5):353-366