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  在神經組織工程基礎研究中，常以大鼠、兔子或狗等動物為模型，通過手術造成周圍神經缺損，再以各種神經導管進行橋接，對神經缺損進行修復，并通過一系列方法評價其修復效果。目前，通常在一定修復時間后于麻醉狀態下手術暴露神經，通過電生理檢測方法初步評價神經功能修復程度。然后處死動物，通過HE切片、免疫熒光切片和透射電鏡切片觀察等方法進一步評價修復效果以及研究其修復機制。如果各個階段都要處死動物，那將需要較多的動物數量，而且麻醉、手術等不可避免地對動物造成傷害。是否可以尋找到更為簡便、無損、節約動物用量、減少動物處死的評價方法呢?

  為此，武漢大學教授陳云課題組在前期工作 (ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 2781?2795；Chemical Engineering Journal 2018, 341, 402–413；Journal of Materials Chemistry B 2019, DOI: 10.1039/c9tb00902g) 基礎上，在羥乙基纖維素/大豆蛋白質復合海綿上原位聚合苯胺(結構、導電性能和電阻與形變的關系及其穩定性如圖1所示)，經過一系列體外和體內實驗，發現該海綿材料不僅具有一定的導電性，而且其電阻隨著外在壓力/形變而變化。實驗表明，當以此材料構建的傳感器與人體接觸時，會對人的一些行為(如圖2所示的咳嗽、手指彎曲、手臂伸縮、腹部呼吸和行走等)產生明顯響應。因此，基于此類導電海綿材料的傳感器在人機界面互作信號的檢測方面可能具有應用潛能。

圖1. 羥乙基纖維素/大豆蛋白導電海綿的結構、導電性能和電阻與形變的關系及其穩定性

圖2 基于導電海綿的傳感器用于檢測人體行為信號

  更有意義的是，在進行常規的大鼠神經缺損修復實驗之后，將此類傳感器裝置與受損肢端的足底接觸，發現大鼠在自由生活過程中，裝置會將其運動能力與狀況以電信號形式傳遞到接收器上(圖3)，與未受損肢端相比較，可客觀反映受損肢端的神經修復程度。

圖3 基于導電海綿的傳感器監測大鼠坐骨神經損傷修復的示意圖

  通過與大鼠神經修復后的電生理檢測評價結果相比較，發現利用導電海綿傳感器評價的結果與電生理檢測結果高度一致(圖4)。有趣的是，經過對檢測結果進行歸一化處理之后，可以建立一個新的評價神經修復的評分公式：IF評分=(（I-I₀）/I₀)電流強度×電流頻率（I, 電流強度；F，電流頻率）。所以，與傳統的電生理檢測方法相比，不僅效果相當，而且具有無損、實時、動態和簡便等優點，也不必在各個階段處死動物，對神經組織工程的基礎研究具有應用價值。

圖4 電生理與導電海綿傳感器檢測神經修復結果對比

  以上相關成果發表在Nanoscale (2019, DOI: 10.1039/c9nr03925b)上。論文的第一作者為武漢大學基礎醫學院博士生吳平，通訊作者為武漢大學基礎醫學院陳云教授。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/nr/c9nr03925b   

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