近期，上海交通大學醫學院附屬第六人民醫院范存義、錢運及歐陽元明等在科愛出版創辦的期刊 Bioactive Materials 上聯合發表題為：負載脂肪干細胞的還原氧化石墨烯（rGO）復合納米支架介導干細胞成神經分化用于神經修復的研究論文。設計了一種將rGO納米顆粒整合到具有各向異性的靜電紡絲纖維束中的智能支架，旨在通過促進所負載的脂肪干細胞成神經方向分化，來創新探索神經微環境重建策略。
1、研究內容簡介
周圍神經缺損是臨床常見疾患，每年患病人數超200萬人。其治療難度大，預后差，致殘率高。自體神經移植是目前臨床治療金標準，但來源有限且存在供區損傷的缺陷；而異體神經移植則存在免疫排斥的問題。目前，應用神經導管產品修復周圍神經缺損已成為臨床潛在替代方案和研究熱點。
針對長距離周圍神經缺損再生過程中神經纖維錯配、生長遲緩等難題，該團隊利用靜電紡絲技術，制備了在納米和微米層面兼具取向性結構的界面支架，其外層由無規則排列的微米纖維構成，內層靜電紡絲纖維取向排列，同時通過將纖維內的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）化學試劑洗脫，使導管內表面具有軸向排列的納米溝槽和空間分布的功能性還原氧化石墨烯（rGO）納米顆粒，為多種修復支持細胞遷移、脂肪間充質干細胞成神經定向分化提供拓撲結構、力學刺激與趨化信號。下圖展示了載脂肪干細胞rGO/PCL神經導管的制備流程及內外層差異性界面。
圖1：神經導管的制備及表征 . (A) 靜電紡絲rGO/PCL的制備過程及其體內外應用的示意圖。(B) 神經導管實拍圖和掃描電鏡圖。神經導管外層為雜亂無章的靜電紡絲纖維，內層為取向性排列的纖維（綠色）。纖維表面具有縱向排列的納米溝壑和rGO顆粒（紅色）。
體外實驗證實，取向性微米纖維的表面帶有縱向排列的各向異性的納米溝壑，促進脂肪干細胞沿著神經導管軸向排列和延展。對比聚己內酯（PCL）神經導管，rGO納米神經導管具有促進脂肪干細胞向施旺細胞方向和神經元方向分化的能力，培養在rGO/PCL支架上的脂肪干細胞的成神經和成膠質分化比例分別提高了1.7倍和1.5倍，下圖展示了rGO/PCL神經導管對脂肪干細胞增殖、粘附和分化的影響。
圖2: rGO/PCL和PCL神經導管對脂肪干細胞的增殖、凋亡、粘附、排列、分化及神經營養表型的影響。
將此帶有物理拓撲引導結構和rGO納米顆粒的靜電紡絲膜制備成神經導管，管腔內植入200ul、含脂肪干細胞密度為107/ml的細胞-基質膠混合物，最終得到負載脂肪間充質干細胞的表面帶有納米溝槽和導電納米顆粒的神經導管，植入大鼠體內修復15 mm坐骨神經缺損18周，發現該神經導管可有效促進缺損神經的再生及功能的恢復。下圖展示了損傷神經在第18周時髓鞘包裹和軸突再生情況。
圖3: 神經導管植入大鼠體內18周后神經再生情況. MBP（綠）和S100β (綠)反映了再生神經髓鞘化水平，TUJ1（紅）和NF200 （紅）反映了再生神經中軸突再生水平。統計圖可見rGO/PCL導管內神經再生水平與自體神經移植效果類似，且顯著高于PCL組。
研究人員在神經再生第18周時，對導管遠端神經內注射軸突逆行性示蹤劑，用以評估軸突完整性及軸突運輸功能的重建情況。如下圖可見，與PCL組相比，rGO/PCL組的背根神經節和脊髓內有更多神經元胞體被標記。L3-L5脊髓節段作為周圍神經的胞體所在部位，對周圍神經損傷和再生具有調節作用。下圖展示了L3-L5節段的脊髓內再生信號的表達情況，進一步證明了載脂肪干細胞的rGO/PCL神經導管具有更高的促軸突再生潛能。
圖4：坐骨神經再生水平在上游部位的反饋情況.（A-C）軸突逆行性示蹤劑在脊髓和背根神經節內神經元胞體的標記情況。（D-E）脊髓中再生信號nestin(綠色)和GFAP（紅色）表達情況。
