用于周围神经再生的高精度近场直写异质结构

供稿人：周佳佳、王玲
供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

自体移植通常用于修复较大的神经损伤，但其存在供体神经不足、供体神经与受损部位之间大小和形态不匹配等缺陷。在探索自体移植替代方法的过程中，神经引导导管（NGCs）已被广泛研究以促进损伤后的周围神经组织再生，它能够有效地引导神经元的轴突伸展和促进神经再生。

丹麦奥胡斯大学多学科交叉纳米研究中心Menglin Chen教授团队采用基于近场直写工艺（MEW）技术通过精确的形貌控制和光催化剂g-C3N4的后修饰，将包括各向异性形貌指导和光催化刺激在内的生物物理线索整合到3D聚合物支架中。具有各向异性图案结构的多功能支架可高度加速并引导神经突长出，显示出其作为NGC增强周围神经再生的巨大潜力。

图1 光催化支架制作过程示意图

研究了不同拓扑结构（长宽比例、交叉角度）支架对神经细胞的定向引导、增殖和轴突生长情况。通过观察轴突在复合支架中的生长，发现矩形图案支架上的神经突在沿其长臂方向诱导了更多的偏向生长，且随着两臂间角度的减小，神经突沿长臂（0°）方向显示出优先生长。因此，通过调整两臂之间的长度比和角度，支架可以引导神经突在特定方向上的主要延伸。

另外，通过制备光催化支架，研究了单色光（450 nm）下PCL-GO-C3N4支架上神经突。发现可见光催化刺激明显改善PC12细胞的神经突生长。原因是基于光催化的系统可能会通过触发ROS，其参与重要的信号通路，与PC12细胞的分化过程有关，从而调节神经突的生长。

最后，基于各向异性的微图案结构，探索了用于植入的NGC组件。采用“卷起式”手动轧制或温度响应性双层系统自组装获得NGCs。PC-12细胞在“卷起式”NGCs中能够向神经元分化并定向生长。因此，该支架在修复周围神经损伤的巨大潜力。

图2 不同拓扑结构和交叉角度对神经细胞生长的影响

参考文献：
3D anisotropic photocatalytic architectures asbioactive nerve guidance conduits for peripheral neural regeneration, 2020. 9(253).