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  近日，東華大學洪楓教授團隊先通過高碘酸鈉氧化細菌纖維素（BNC）獲得體內可降解的氧化細菌纖維素（OBC），然后利用液體施壓技術將殼聚糖/神經生長因子（CS/NGF）混合溶液快速均一地壓入OBC管壁內的納米纖維網絡，再通過離子凝膠法降低CS溶解度，在纖維網絡中原位形成微球，獲得負載了NGF的殼聚糖微球/氧化細菌纖維素（NGF@CSNPs/OBC）復合管，通過理化性能、細胞相容性和大鼠坐骨神經缺損模型修復等研究，詳細評價了該復合管作為神經導管的潛力。該成果以In situ fabrication of nerve growth factor encapsulated chitosan nanoparticles in oxidized bacterial nanocellulose for rat sciatic nerve regeneration為題，發表于Biomacromolecules（DOI: 10.1021/acs.biomac.1c00947）上。

  該研究巧妙地利用OBC的天然納米纖維網絡結構作為物理分散相和硫酸根離子降低CS溶解度的特點，充分結合了BNC和CS兩種材料各自的優點，并將NGF原位包封在CSNPs內部（圖1）。該技術工藝綠色簡便，不引入有毒化學交聯劑和分散劑，復合均勻高效，為神經組織工程提供了一種新的材料和思路。

圖1 文章設計概念圖

  由于車禍、疾病、自然災害等，世界上每年有數百萬人的周圍神經系統遭受重大損傷，嚴重侵害了患者的生活質量。目前臨床上治療的金標準是自體神經移植，但存在供體神經缺乏、易引起繼發性創傷和形成神經瘤等問題。基于神經組織工程理論，神經導管能夠為受損神經提供合適的微環境，引導周圍神經修復和再生。選擇合適的材料制備理想的神經導管，更加有效地修復周圍神經缺損（PNI）是急需解決的關鍵問題。

  東華大學洪楓教授團隊設計開發了一種CS與BNC新的復合工藝，成功制備了NGF@CSNPs/OBC新型神經導管（圖2）。該神經導管呈類細胞外基質樣多孔結構，具有抗菌活性、體內可降解性和生物相容性。與自體神經移植或商業神經導管相比，該導管以OBC作為第一3D支架，具有良好力學性能，同時可為神經再生提供合適的微環境；而CSNPs和NGF作為添加劑，賦予導管抗菌性能（圖3），加速神經再生。將導管用于大鼠10 mm坐骨神經缺損模型的修復（圖4），通過形態學、功能恢復、組織學、免疫熒光染色、超微結構分析顯示，復合導管可有效促進結構修復和功能恢復，效果接近于自體移植組（圖5）。綜上所述，NGF@CSNPs/OBC NGC促進PNI的修復和再生，為臨床應用提供了一種很有潛力的替代方法。

圖2  神經導管理化性能表征。（A）宏觀形貌；（B）復合管的一端和（C）內表面的場發射掃描電鏡照片；（D）殼聚糖微球的直徑分布；（E）FT-IR 波譜；（F）XPS 曲線和管內表面上的元素比率；（G）氧化細菌纖維素OBC的電導率滴定曲線；（H）應力-應變曲線；（I）DTG 失重曲線；（J）管材在PBS緩沖液中的體外降解動力學；（K）復合管在PBS緩沖液中的NGF累積釋放規律，圖中#表明P > 0.05。

圖3  不同導管樣品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌活性。（A）菌落對數值；（B）不同稀釋倍數的細菌孵育后形成菌落；（C）不同樣品孵育后的細菌形態。

圖4  （A）手術期間及術后第4和第9周時的神經導管和自體神經移植的坐骨神經修復效果照片；（B）第4周和（C）第9周再生神經的直徑統計；（D）術后足跡分析（左側為正常足，右側為實驗足）以及（E）坐骨神經功能指數SFI的統計分析。

圖5  術后第4、9周再生坐骨神經的橫切面超微結構。移植后（A）4周和（B）9周，神經導管和自體移植再生神經的透射電鏡圖像；（C-F）髓鞘厚度和髓鞘軸突數目。

  論文第一作者為東華大學化學化工與生物工程學院碩士生韋昭，通訊作者為細菌納米纖維制造及復合技術科研基地的洪楓教授。該研究團隊長期從事細菌纖維素的低成本高效制備及其高附加值醫學應用研究（https://www.researchgate.net/profile/Feng_Hong2），包括在細菌纖維素基小口徑人工血管、神經導管、止血海綿、載藥纖維素緩釋凝膠、功能敷料等生物醫學領域開展了大量工作。

  全文下載鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.biomac.1c00947