不同孔径支架材料的构建及其修复大鼠坐骨神经缺损的有效性评价

摘要

近些年，由于各种原因（例如地震等）导致周围神经损伤的患者十分常见，从而周围神经损伤的手术修复成为了一个极其紧迫的医疗需求，同时也是一个难以攻克的临床难关。神经损伤后复杂的修复过程给临床工作者和研究人员带来了巨大挑战。目前为止，自体神经移植术仍然是长节段神经缺损治疗的金标准。然而,其难以克服的局限性以及相关技术的发展,引起了组织工程化神经移植物的深入研究。组织工程神经移植物为促进神经再生提供了一种可供选择的途径。
　　起初，神经支架的基本结构即是能够引导神经再生并能够为其提供良好生长环境的空心管。随着研究的深入，研究人员对其基本结构进行了改进。到目前为止,利用多种生物材料已构建出不同结构和性质的神经支架。
　　神经支架具有自体神经所不具有的优点，比如易于获得。然而，其相关的临床效果上往往不如自体神经移植，特别是对于长节段的缺损。研究表明，其中影响组织工程神经导管修复神经损伤的一个至关重要的因素是神经支架的组成及其内部微结构。内部具有三维构架的的神经导管，在修复神经缺损时更利于神经纤维的定向再生，且能够促进再生神经纤维穿过损伤区到达远端，从而证实了支架的内部结构对于促进神经再生的重要性。这主要是由于其结构与正常神经基底膜的结构相似。然而支架材料无论在其组成成分、结构以及修复效果上与自体神经神经仍有较大差距，有待下步改进。
　　本课题通过分析直接影响神经支架内部结构的因素，并利用课题组前期研究的制备工艺，应用不同冷淋速度和不同浓度的冰醋酸溶液制备神经支架，通过扫描电镜观察其结构特征。我们发现，冷淋速度和冰醋酸浓度能够影响神经支架内部结构，通过改变冷淋速度和冰醋酸浓度可制备出不同孔径的神经支架。然后，我们选用不同孔径的支架材料修复大鼠15mm坐骨神经缺损，通过多种研究方法对其修复效果进行评价，并与自体神经移植相比较。具体内容如下：
　　实验一不同孔径支架材料的构建
　　目的:通过分析直接影响神经支架内部结构的因素，以确定不同孔径神经支架的制备工艺。
　　方法:利用课题组前期研究的制备工艺，应用不同冷淋速度和不同浓度的冰醋酸溶液制备神经支架，通过扫描电镜观察其结构特征。
　　结果:当冷淋速度分别为2×10-5m/s和5×10-6m/s时，构建的支架内部为相对明显的轴向微管样结构[1]，特别是速度为2×10-5m/s时，支架结构排列更加规律有序。当速度为1×10-4m/s，2×10-6m/时，构建的支架内部结构偶见轴向平行结构，但是其走向相对缺乏规律性，贯穿长度也不如另外两组，并且随着速度的降低，形成的柱状冰晶直径逐渐增加，支架的孔径随之不断增大。当冰醋酸浓度为0mg/ml时，无法制备出具有定向结构的神经支架，当冰醋酸浓度分别为1mg/ml、2mg/ml、3mg/ml和4mg/ml时，可制备出具有定向结构的神经支架，且孔径随冰醋酸浓度增加而增大。
　　结论:冷淋速度和冰醋酸浓度均能够影响神经支架内部结构，通过改变冷淋速度和冰醋酸浓度可制备出不同孔径的神经支架。
　　实验二不同孔径支架材料修复大鼠15mm神经缺损的有效性评价
　　目的：评价不同孔径支架材料修复神经缺损的有效性。
　　方法：分别选取孔径为24.3±9.2μM(Small,S)，41.5±10.7μM(Middle,M)，86.5±16.5μM9(Large,L)的支架材料修复大鼠15mm神经缺损。从形态学和功能学两方面，应用免疫组织学、透射电镜观察、神经电生理检测、逆行示踪以及计算坐骨神经指数等方法综合评价不同孔径支架修复大鼠15mm坐骨神经缺损的效果。
　　结果：形态学观察结果显示：术后12周，3组支架材料存在不同情况的降解率。L组及M组几乎完全降解吸收，S组降解不完全。3组均可见成束的再生神经纤维沿轴定向生长并长过了桥接段。透射电镜结果：其中M组新生髓鞘结构相对完整，但比自体神经移植组稍显纤细，可以看到许多无髓神经纤维及雪旺细胞包裹而成的有髓神经纤维，再生神经轴突情况良好，修复效果接近自体神经移植。S组和L组可观察到形成的无髓神经纤维和有髓神经纤维较少。
　　功能学检测结果显示：M组修复效果与自体神经移植组最接近(p>0.05)，其运动神经传导速度、潜伏期和波幅优于S及L组(p<0.05)。逆行示踪标记：3组均可在脊髓前角和背根神经节可检测到荧光金标记阳性神经元，M组在数量上与自体神经移植组最接近；神经电生理和坐骨神经指数评价证实，M组的坐骨神经缺损功能性修复效果最接近自体神经移植。
　　结论：通过以上各项指标综合评价，S、L两组孔径的支架材料，修复效果均不如M组。

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缩略语表

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英文摘要

前 言

文献回顾

1 周围神经系统概述

2 周围神经的损伤及其病理生理过程

3 神经组织工程研究进展

4 展望

正 文

实验一 不同孔径支架材料的构建

1 材料和方法

2 结果

3 讨论

实验二 不同孔径支架材料的有效性研究

1 材料和设备

2 方法

3 结果

4 讨论

小 结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢