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  周圍神經(jīng)損傷（PNI）是臨床常見(jiàn)疾病，每年全球有超過(guò)500萬(wàn)人因此遭受運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)功能部分喪失，甚至殘疾。目前，自體神經(jīng)移植雖被視為周圍神經(jīng)修復(fù)的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，但因供體神經(jīng)有限、供體部位的發(fā)病率高以及需要二次手術(shù)等限制，急需尋找替代方案。

  近日，深圳大學(xué)材料學(xué)院陳仕國(guó)教授團(tuán)隊(duì)在材料科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《Progress in Materials Science》（IF=33.6）上發(fā)表了題為“Polymer Scaffolds for peripheral nerve injury repair”的綜述論文，該綜述論文全面總結(jié)了聚合物支架的設(shè)計(jì)理念、材料選擇、成型制備方法及在PNI修復(fù)中的應(yīng)用挑戰(zhàn)。深圳大學(xué)材料學(xué)院碩士生楊書杭為論文的第一作者，陳仕國(guó)教授和杜冰博士為通訊作者。

  周圍神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）在調(diào)節(jié)生理功能中起著至關(guān)重要的作用，與人的生活質(zhì)量息息相關(guān)。然而，自然災(zāi)害、先天性疾病、意外事故、退行性疾病以及手術(shù)損傷等多種因素都可能對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p傷，因此周圍神經(jīng)損傷（PNI）修復(fù)已成為一個(gè)備受關(guān)注的重要研究領(lǐng)域。自體神經(jīng)移植被認(rèn)為是PNI修復(fù)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但由于供體神經(jīng)的可用性和長(zhǎng)度有限、供體部位的并發(fā)癥發(fā)生率以及二次手術(shù)的需求，自體神經(jīng)移植遠(yuǎn)非最佳方案。因此，尋找一種修復(fù)受損神經(jīng)系統(tǒng)的替代方法迫在眉睫。聚合物支架因其具有可調(diào)控的微結(jié)構(gòu)、特定長(zhǎng)度和尺寸、優(yōu)異的綜合力學(xué)性能、可大規(guī)模制備且來(lái)源無(wú)限、無(wú)需二次手術(shù)以及可定制的降解速率，成為PNI修復(fù)的一種有前景的策略。為了幫助讀者全面了解用于PNI修復(fù)的聚合物支架，本文從支架微環(huán)境、材料、成型工藝以及PNI修復(fù)面臨的主要挑戰(zhàn)等幾個(gè)方面綜述了聚合物仿生神經(jīng)支架，并提出了其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

仿生聚合物神經(jīng)支架，PNI修復(fù)的新策略

  聚合物支架憑借其可調(diào)控的微觀結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的綜合性能、大規(guī)模制備能力及可定制的降解速率等特性，是極具潛力的PNI修復(fù)策略。通過(guò)模擬天然神經(jīng)結(jié)構(gòu)，仿生周圍神經(jīng)支架具備良好的生物相容性、可降解性和機(jī)械強(qiáng)度，可為神經(jīng)再生修復(fù)提供一個(gè)良好的再生微環(huán)境，可顯著促進(jìn)和誘導(dǎo)神經(jīng)再生（圖1）。

圖1.聚合物支架構(gòu)建再生微環(huán)境促進(jìn)PNI修復(fù)

多策略協(xié)同，誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞分化和生長(zhǎng)，促進(jìn)神經(jīng)再生

圖2.誘導(dǎo)NSCs分化與生長(zhǎng)的不同策略

  聚合物支架通過(guò)建立神經(jīng)再生通道、調(diào)控神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、抑制炎癥和免疫反應(yīng)以及促進(jìn)血管化等，多方面協(xié)同促進(jìn)神經(jīng)再生。該論文歸納總結(jié)了磁場(chǎng)、電場(chǎng)、微結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分等多種策略誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）分化和生長(zhǎng)研究現(xiàn)狀（圖2），這些策略為促進(jìn)神經(jīng)再生和功能恢復(fù)的多功能仿生神經(jīng)支架研究提供了良好的借鑒作用，如結(jié)合磁性納米顆粒、導(dǎo)電材料和生物活性分子的支架等，可以同時(shí)提供物理引導(dǎo)、外場(chǎng)刺激和化學(xué)信號(hào)，促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的分化和生長(zhǎng)。

精選材料，優(yōu)化制備工藝，構(gòu)建適合周圍神經(jīng)再生的聚合物仿生周圍神經(jīng)支架

  在材料選擇方面，論文詳細(xì)比較研究了天然聚合物（如殼聚糖、絲素蛋白、膠原蛋白和明膠）和合成聚合物（如聚乳酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物和聚己內(nèi)酯）及其復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)與局限性。還探討了通過(guò)化學(xué)修飾、復(fù)合技術(shù)和支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)控支架的生物降解性，以實(shí)現(xiàn)其降解速率與神經(jīng)再生過(guò)程的精準(zhǔn)匹配。

  在制備方法方面，論文重點(diǎn)介紹了3D打印、靜電紡絲和冷凍干燥等先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)神經(jīng)支架的孔隙率、理化性質(zhì)以及微觀結(jié)構(gòu)的精確控制，以構(gòu)建具有特定微觀結(jié)構(gòu)和生物活性的聚合物支架。

挑戰(zhàn)與展望：神經(jīng)修復(fù)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)

  由于PNI修復(fù)過(guò)程復(fù)雜，PNI修復(fù)用仿生周圍神經(jīng)雖然取得了長(zhǎng)足發(fā)展，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。復(fù)雜多分支神經(jīng)損傷的修復(fù)、長(zhǎng)距離神經(jīng)損傷的修復(fù)、NSCs定向誘導(dǎo)分化和生長(zhǎng)、支架降解速率的精準(zhǔn)調(diào)控、神經(jīng)導(dǎo)管個(gè)性化快速定制、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)單位和感覺(jué)神經(jīng)單位錯(cuò)誤連接等諸多難題仍是PNI修復(fù)的巨大挑戰(zhàn)。

  通過(guò)研發(fā)新型生物材料、利用先進(jìn)制造技術(shù)構(gòu)建個(gè)性化微環(huán)境以誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞定向分化與生長(zhǎng)，通過(guò)精確準(zhǔn)調(diào)控神經(jīng)導(dǎo)管的降解速率與神經(jīng)再生過(guò)程相匹配；開(kāi)發(fā)新型個(gè)性化快速定制技術(shù)結(jié)合3D建模，以個(gè)性化快速定制以匹配PNI部位的仿生周圍神經(jīng)導(dǎo)管；結(jié)合智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)神經(jīng)再生修復(fù)過(guò)程，有望為周圍神經(jīng)損傷的治療帶來(lái)新希望和重大突破。

圖3. PNI修復(fù)面臨的主要挑戰(zhàn)

  論文總結(jié)：該綜述的發(fā)表不僅為從事神經(jīng)組織工程和再生醫(yī)學(xué)研究的科研人員提供了寶貴的參考意見(jiàn)，也為發(fā)展聚合物仿生神經(jīng)支架，解決周圍神經(jīng)損傷修復(fù)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題提供了新思路。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（Grant No. 2021YFC2400800）的資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101497