仿生梯度微纳拓扑化人工神经移植物修复周围神经缺损及其机制研究

The rapid and effective repair of peripheral nerve defects is one of the unresolved worldwide clinical problems. Artificial nerve grafts are effective measures for repairing peripheral nerve defects, while surface properties of grafts play an important role in peripheral nerve regeneration. Our previous results show that the surface microstructure of artificial nerve graft could not only induce and accelerate the orientation growth and migration of Schwann cells, but also significantly promote the repair of sciatic nerve defects in rats. However, the repair effect is still not as good as autologous nerve graft, which should be further improved by further designing and fabricating the micro/nano-topology. In this study, the biomimetic gradient micro/nano-topological artificial nerve graft will be constructed by embedding bionics signal (ECM and growth factors) and nanometer topological structure. The key technology of biomimetic gradient micro/nano composite topological structure will be developed, the optimal parameters for Schwann cell proliferation and axonal growth will be screened. Then, the effects of the artificial nerve graft on sciatic nerve defect (12 mm) and the molecular mechanism related to the regeneration of axons and myelination will be mainly investigated. The project will finally provide the necessary experimental and theoretical basis for the development and design of novel biomimetic functionalized nerve grafts, and provide basis for the clinical application of artificial nerve grafts with biomimetic gradient micro/nano composite topological structure for repairing peripheral nerve defect in future.

周围神经缺损（PNI）的快速有效修复是尚未解决的世界性难题之一，人工神经移植物是修复PNI的有效措施，移植物表面性质对周围神经再生起着至关重要的作用。本团队前期研究结果表明：神经移植物表面取向性沟脊结构不仅能诱导和加速雪旺氏细胞的取向性生长和迁移，还能显著促进大鼠坐骨神经缺损修复，但效果仍不及自体神经移植物，因此亟需对其进行更为合理的拓扑设计和仿生制备以加快神经再生。本项目拟通过联合仿生信号（基质蛋白、生长因子）和梯度微纳取向性沟脊构建具有仿生梯度微纳复合拓扑结构的壳聚糖/丝素蛋白人工神经移植物；建立制备该仿生复合拓扑结构的关键技术；筛选出对雪旺氏细胞增殖和神经轴突生长的最优参数；重点研究该神经移植物对大鼠坐骨神经缺损（12 mm）的修复效果及其促轴突再生和髓鞘形成的分子机制。为开发和设计新型人工神经移植物提供重要的实验和理论依据，同时为将来临床应用仿生梯度微纳拓扑化人工神经移植物修复PNI奠定基础。

周围神经缺损（PNI）的快速有效修复是尚未解决的世界性难题之一，人工神经移植物是.修复PNI的有效措施，移植物表面性质对周围神经再生起着至关重要的作用。本团队前期研究结果表明：神经移植物表面取向性沟脊结构不仅能诱导和加速雪旺氏细胞的取向性生长和迁移，还能显著促进大鼠坐骨神经缺损修复，但效果仍不及自体神经移植物，因此亟需对其进行更为合理的拓扑设计和仿生制备以加快神经再生。本项目在上述背景及研究基础上按照项目申报书研究内容开展研究，成功发展了仿生梯度微纳拓扑化人工神经移植物构建技术，并开发了具有仿生梯度拓扑结构的神经移植物的构建方法，确立了仿生梯度微纳拓扑化人工神经移植物构建的关键技术，制备出了具有不同梯度微纳拓扑结构并协同生物因素以调控神经再生的神经移植物，系统研究了梯度微纳拓扑结构及其协同生物因素调控雪旺细胞生长之间的构效关系，并依据优化的参数成功制备了具有优异促周围神经再生功能的新型仿生化人工神经导管，并初步开展了导管修复大鼠坐骨神经损伤的研究，评价了该新型导管修复周围神经缺损的效果。揭示了具有仿生梯度微纳拓扑化的人工神经移植物与周围神经再生轴突生长和髓鞘形成的相关分子机制；结果表明该新型人工神经移植物可以更快地加速神经损伤修复过程，为人工神经移植物的设计提供了实验依据和理论参考，具有潜在临床应用价值。本项目申请人授权国家发明专利1项，申请国家发明专利3项，转让一项，作为第一作者或通讯及合作作者发表标注项目资助号的SCI论文12篇，其中IF>5的有7篇，邀请3次4人次进行学术交流，参加6次国内学术会议,并组织举办1次学术会议。现独立指导在读硕士研究生5人，联合指导在读硕士研究生4人，其中3人已顺利毕业，联合指导在读博士研究生2人。.综上，项目已经较好地完成了既定目标。