神经导管中生物信号分子浓度梯度的建立及对轴突导向作用研究

神经生物学研究发现许多神经营养因子除对损伤的神经元提供营养支持外，对神经轴突的生长、转向具有调控作用。同时还发现导向蛋白是通过浓度梯度来指导神经纤维的取向，而不是靠绝对浓度来导向的。据此项目提出通过电化学手段在PLGA类多通道人工神经导管内部沿纵向构建功能化的低分子量聚合物浓度梯度，通过点击化学在温和条件下固定生物信号分子(NGF、BDNF、NT-3、及laminin衍生短肽RGD、IKVAV、YIGSR)，研究化学固定生物分子的效率、生物分子活性的保持，生物分子在2D/3D空间梯度分布曲线，原位释放规律（浓度/时间）等。研究不同因子、不同梯度、不同截面绝对浓度以及多种因子可能的协同作用等对鸡胚背根神经节感觉神经元轴突的转向和生长延伸作用。进一步结合人工神经导管物理拓扑结构的设计，通过动物实验探讨神经损伤修复的生物策略和物理策略的最优化组合。

神经导管中生长因子（如NGF）的高效、活性固定，稳定释放以及如何在三维支架中呈梯度分布，这种分布对神经轴突是否具有导向作用？是本课题集中要解决的问题。利用丝蛋白的β折叠转变将水溶性的NGF温和固定在明胶多通道神经导管、具有高表面积的PCL-b-PLLA纳米纤维结构2D/3D支架表面，实现了零级稳定的释放。进一步控制生长因子溶液在纳米纤维结构支架上吸附或沉积时间，实现生长因子浓度在支架上的梯度分布。体外背根节培养显示，神经轴突的生长方向随着NGF浓度梯度的变化有明显转向，转向的程度与NGF绝对浓度相关。将负载有NGF浓度梯度的神经导管用来修复大鼠坐骨神经，损伤的神经生长速度以及神经纤维密度明显优于负载同样NGF 浓度但呈均匀分布的神经导管，并且接近自体神经的修复效果。该课题的研究结果为临床上粗大长段损伤的神经损伤的修复提供了科学依据。