脊髓组织工程中纳米支架材料的研究进展

《脊髓组织工程中纳米支架材料的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、脊髓组织工程中纳米支架材料的研究进展【摘要】随着纳米技术的迅速发展和广泛应用，也为脊髓组织工程生物材料的发展开辟了一个全新的领域。纳米材料因具有一些独特的效应,有利于细胞的黏附、增殖和功能的增强,使其在脊髓损伤修复的研究中将发挥越来越大的作用。【关键词】纳米材料;脊髓损伤;组织工程;细胞支架　　Abstract：)相似的形态结构[4～6]。　　3.2纳米支架材料的制备方法　　目前制备纳米纤维支架的方法很多，如相分离、自组装、电子纺丝等。由于电子纺丝技术制备方法相对简单，并且随着纳米技术的兴起，这种技术逐渐成为组织工程支架材料制备较为流行的方法。大多数ECM都是

2、由随机定向的纳米级胶原组成的，电纺纤维的形态结构与天然ECM很相似。经电子纺丝技术制备的纳米纤维支架有高达90%的孔隙率，孔径范围高至100μm，并且有可变的尺寸和形状[3]。　　Li等[4]在高压电场下制成一种直径500～800nm的乙交酯/丙交酯共聚物(polylatic-glycolicacidcopolymer,PLGA)超微纤维的高度多孔支架，其孔隙率达90%以上，力学性能良好，形态类似于活组织的ECM，除了能显著提高细胞的黏附性能和增殖能力，还能很好地保持细胞的形态并引导细胞按纤维方向定向生长。他认为制备的细胞支架与ECM结构类似,有利于细胞黏附和

3、增殖,并有好的生物相容性，达到了细胞支架的设计要求。　　Yang[7]等曾经用液-液相分离的方法制备左旋聚乳酸(PLLA)纳米纤维，但难以控制纤维直径和取向，因而不适用于神经细胞支架。目前他们利用静电纺丝法，调整聚合物分子量、纺丝液流速、电场等控制纤维直径，滚筒收集速度为1000r/min时可获得有序排列的纤维。　　4纳米支架材料在脊髓组织工程中的实验研究　　在组织工程材料的合成与制备中，越来越多的学者采用纳米技术对生物材料表面改建或者直接采用纳米材料或纳米复合材料作为细胞移植的支架。　　Yang[7]等利用静电纺丝法形成由纳米、微米级左旋聚乳酸纤维并以有序、

4、无序排列形成的4种支架，首次培养神经干细胞，探索其在神经修复中的应用。应用激光扫描共聚焦显微镜观察，Yang等发现神经细胞和轴突沿纤维取向伸展和生长，与微米级纤维支架相比，细胞在纳米级纤维上的分化率更高，在平行纤维上有助于轴突生长，表明静电纺纳米纤维支架在神经修复中具有重要的应用价值。　　MIT小组[8]利用水凝胶开发了一种用于神经细胞培养的支架材料—纳米多肽纤维支架溶液，溶液里的多肽如同微型的蜂巢，当注入动物的神经细胞时，溶液在受伤的裂缝之间流动，然后这些分子在几个神经元之间把裂缝连接在一起形成支架，细胞在支架上面增殖。这种支架为神经细胞提供了一个良好的环境

5、，不仅可以使受伤的细胞准确地再生，而且还可以把脑神经组织联系起来，是一种很好的神经组织工程的支架材料。　　TysselingMattiace[9]等认为含有IKVAV多肽的IKVAV两亲性分子(IKVAVPA)纳米纤维可抑制体外培养神经干细胞的胶质细胞分化，并可以促进体外培养神经元的轴突生长。他们通过注入一种液体在脊髓细胞外空间内形成纳米级的结构，因为这些分子的自组装是由活体环境中的离子强度而激发的。实验表明，脊髓损伤后活体用IKVAVPA治疗，在损伤区域减少了胶质化，减少了细胞死亡，增加了少突胶质细胞的数量。此外，这些纳米纤维还促进了通过损伤区域的下行

6、运动纤维和上行感觉纤维的再生，也可带来明显的动作能力提高。这些观察表明：脊髓损伤后使用生物活性三维纳米结构可以抑制胶质细胞瘢痕的形成，也可以促进其再生。　　ThidD[11]等发现在不同的多肽浓度下(0～10%)，细胞附着和IKVAV浓度之间呈现出非常强的非线性关系。当使用杂乱的多肽序列时，细胞附着减少了10倍，这些都证明了IKVAV和神经前体细胞细胞表面受体之间特异性的相互作用。　　邹枕玮[12]等认为含IKVAV活性位点的多肽自组装材料对神经细胞有良好的细胞相容性，能诱导轴突的发生和延长，具有支架及生物活性双重作用，可作为一种新型的组织工程材料。该二维凝胶

7、支架能诱导神经元轴突的发生和延长，且能延长神经元在体外的存活时间，有神经营养作用，其作用机制可能是通过IKVAV与神经细胞表面的LBP110结合后通过信号传导上调细胞内cfos基因的表达，从而促进细胞的生长和轴突的延长[13]。SilvaGA[14]认为带有IKVAV多肽片断的分子通过自组装可以形成一种具有高密度IKVAV表位的纳米纤维水凝胶支架，在这种纳米纤维支架中生长的鼠神经前体细胞的神经元生长速度明显快于对照材料。　　GuoJ[15]认为在外伤性脊髓损伤中，由于形成大的囊性空洞，损害轴突的失能导致神经功能的丧失。近来研究证明自组装纳米纤维支架(SAPN

8、S)能够修复光学通路和视觉功能。为了证