近期，上海交通大学医学院附属第六人民医院范存义、钱运及欧阳元明等在科爱出版创办的期刊 Bioactive Materials 上联合发表题为：负载脂肪干细胞的还原氧化石墨烯（rGO）复合纳米支架介导干细胞成神经分化用于神经修复的研究论文。设计了一种将rGO纳米颗粒整合到具有各向异性的静电纺丝纤维束中的智能支架，旨在通过促进所负载的脂肪干细胞成神经方向分化，来创新探索神经微环境重建策略。
1、研究内容简介
周围神经缺损是临床常见疾患，每年患病人数超200万人。其治疗难度大，预后差，致残率高。自体神经移植是目前临床治疗金标准，但来源有限且存在供区损伤的缺陷；而异体神经移植则存在免疫排斥的问题。目前，应用神经导管产品修复周围神经缺损已成为临床潜在替代方案和研究热点。
针对长距离周围神经缺损再生过程中神经纤维错配、生长迟缓等难题，该团队利用静电纺丝技术，制备了在纳米和微米层面兼具取向性结构的界面支架，其外层由无规则排列的微米纤维构成，内层静电纺丝纤维取向排列，同时通过将纤维内的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）化学试剂洗脱，使导管内表面具有轴向排列的纳米沟槽和空间分布的功能性还原氧化石墨烯（rGO）纳米颗粒，为多种修复支持细胞迁移、脂肪间充质干细胞成神经定向分化提供拓扑结构、力学刺激与趋化信号。下图展示了载脂肪干细胞rGO/PCL神经导管的制备流程及内外层差异性界面。
图1：神经导管的制备及表征 . (A) 静电纺丝rGO/PCL的制备过程及其体内外应用的示意图。(B) 神经导管实拍图和扫描电镜图。神经导管外层为杂乱无章的静电纺丝纤维，内层为取向性排列的纤维（绿色）。纤维表面具有纵向排列的纳米沟壑和rGO颗粒（红色）。
体外实验证实，取向性微米纤维的表面带有纵向排列的各向异性的纳米沟壑，促进脂肪干细胞沿着神经导管轴向排列和延展。对比聚己内酯（PCL）神经导管，rGO纳米神经导管具有促进脂肪干细胞向施旺细胞方向和神经元方向分化的能力，培养在rGO/PCL支架上的脂肪干细胞的成神经和成胶质分化比例分别提高了1.7倍和1.5倍，下图展示了rGO/PCL神经导管对脂肪干细胞增殖、粘附和分化的影响。
图2: rGO/PCL和PCL神经导管对脂肪干细胞的增殖、凋亡、粘附、排列、分化及神经营养表型的影响。
将此带有物理拓扑引导结构和rGO纳米颗粒的静电纺丝膜制备成神经导管，管腔内植入200ul、含脂肪干细胞密度为107/ml的细胞-基质胶混合物，最终得到负载脂肪间充质干细胞的表面带有纳米沟槽和导电纳米颗粒的神经导管，植入大鼠体内修复15 mm坐骨神经缺损18周，发现该神经导管可有效促进缺损神经的再生及功能的恢复。下图展示了损伤神经在第18周时髓鞘包裹和轴突再生情况。
图3: 神经导管植入大鼠体内18周后神经再生情况. MBP（绿）和S100β (绿)反映了再生神经髓鞘化水平，TUJ1（红）和NF200 （红）反映了再生神经中轴突再生水平。统计图可见rGO/PCL导管内神经再生水平与自体神经移植效果类似，且显著高于PCL组。
研究人员在神经再生第18周时，对导管远端神经内注射轴突逆行性示踪剂，用以评估轴突完整性及轴突运输功能的重建情况。如下图可见，与PCL组相比，rGO/PCL组的背根神经节和脊髓内有更多神经元胞体被标记。L3-L5脊髓节段作为周围神经的胞体所在部位，对周围神经损伤和再生具有调节作用。下图展示了L3-L5节段的脊髓内再生信号的表达情况，进一步证明了载脂肪干细胞的rGO/PCL神经导管具有更高的促轴突再生潜能。
图4：坐骨神经再生水平在上游部位的反馈情况.（A-C）轴突逆行性示踪剂在脊髓和背根神经节内神经元胞体的标记情况。（D-E）脊髓中再生信号nestin(绿色)和GFAP（红色）表达情况。
