Medtec研发设计新动态关注：改进EHD打印一步制备高取向MWCNTs核壳纤维神经导管
2024-01-31
周围神经的再生和功能恢复依赖于神经引导导管（NGCs）的化学、物理和结构特性。然而，神经引导导管对长距离神经再生和轴突引导的支持有限，阻碍了其广泛应用。
近日，Medtec了解到来自河北工业大学王宝霖、英国Ulster大学Ming-Wei Chang利用改进的静电直写（EHD打印）技术一步制备了一种由高取向MWCNTs核壳纤维构成的神经引导导管。研究表明，这种神经引导管在肌肉恢复和神经功能方面的表现接近传统金标准的自体神经移植。
相关研究成果以“Leveraging Oriented Lateral Walls of Nerve Guidance Conduit with Core-shell MWCNTs Fibers for Peripheral Nerve Regeneration”为题发表在《Advanced Healthcare Materials》上。
1. 高取向MWCNTs核壳纤维构成的神经导管的制备
首先，文中开发了一种改进的EHD打印技术，其中包含一个旋转收集器。这种方法可以使由核壳纤维组成的高取向性神经导管一体成型。核壳纤维的外层材料是聚己内酯（PCL）和多壁碳纳米管（MWCNTs），内层是聚乙烯氧化物（PEO）。文中系统地研究了神经导管结构的组成和力学性能。此外，还通过体内和体外实验阐明了负载MWCNTs的神经导管促进长距离神经再生和轴突引导的效果。
2. 高取向神经导管表面形态表征
低倍扫描电子显微镜图像证实，EHD打印可以实现对打印轨迹的精确控制，纤维是逐层堆叠的。其中，图2c表现出较小的分支，这可能是由于MWCNTs的加入增加了打印溶液的电导率，这导致了泰勒锥所接收到的静电力的增加。高倍扫描电镜图像（图2d-f）显示了同轴纤维的形态，这些纤维外周的凹槽可增加细胞粘附的有效表面积。从图2g中可以清楚地观察到纤维的核壳结构。
3. 神经导管移植12周后大鼠坐骨神经功能和腓肠肌恢复情况评估
如图3a所示，在SD大鼠的坐骨神经中形成了一个10 mm的神经缺损，并在缺损处植入了15 mm的神经导管。图3b显示，神经导管在植入12周后形态保持完整，与体外降解研究的结果一致。这表明该神经导管能够作为一种持久的保护支架，为周围神经再生培养一个有利的环境。腓肠肌的重量是周围神经损伤（PNI）恢复的重要指标，因为周围神经损伤经常导致肌肉萎缩和体重减轻。
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如图3c所示，A-NGC组和A-NGC-0 %组腓肠肌萎缩更严重。相比之下，自体移植组仅出现轻微的萎缩，A-NGC-1 %组的萎缩程度与自体移植组相似。一般来说，坐骨神经功能的下降会导致脚趾伸展和中间脚趾伸展的减少。如足迹照片中（图3d）所示，与4周相比，每组在12周时的足迹扩散显著改善，这表明本研究中制备的高取向MWCNTs核壳纤维构成的神经导管有助于神经功能的恢复。
综上所述，本研究成功制备了一种高取向MWCNTs核壳纤维构成的神经导管。研究结果表明，该神经导管可引导轴突的生长，促进雪旺细胞的增殖，增强再生神经的髓鞘形成，在肌肉恢复和神经功能方面与金标准自体神经移植的表现非常相似。
来源：EngineeringForLife
