聚吡咯/聚乳酸-聚乙二醇导电纳米纤维支架修复周围神经缺损的机制研究

The repair of peripheral nerve defects has been a difficult problem in clinical practice. Past work has demonstrated that electroactive nanofibrous scaffold play an important role in axonal sprouting,but the concrete mechanism remains unclear.Our previous study confirmed that the composite nerve conduit with incorporation NGF could effectively promote nerve regeneration, and also confirmed that synthesized electroactive polypyrrole (PPy)can promote SCs adhesion, proliferation and differentiation.Previous study demonstrated that phosphorylation of extracellular signal-regulated kinases (ERK1/2)and linker region of Smad2 and Smad3 are key point factors for SCs differentiation and synthesizing and secreting neurotrophic factors(NTFs).Hence,we synthesized electroactive polypyrrole (PPy), and performed the related basic research. This project intends to prepare electroactive Ppy/PELA nanofibrous scaffolds by electrospinning, detect the effect of scaffolds on the SCs and reveal its mechanism that whether through ERERK2 and linker region of Smad2 and Smad3 phosphorylation. Furthermore, the result of nerve regeneration and its mechanism will be investigated in a rat model.

周围神经缺损的修复是临床上尚未解决的难题。既往研究证实导电纳米纤维能够有效地促进细胞轴突生长，但具体机制尚不清楚。我们前期研究证实负载神经营养因子的神经导管对神经再生具有明显的促进作用，而且还初步发现制备的聚吡咯导电纳米纤维可以促进雪旺细胞的粘附、分化。既往研究表明ERK1/2、Smad2和Smad3连接处位点的磷酸化水平是决定雪旺细胞分化以及分泌神经生长因子的关键因素，因此，我们假设导电纳米纤维通过改变以上蛋白的磷酸化水平发挥调控雪旺细胞功能的作用。为此，我们合成了聚吡咯/明胶导电高分子材料，并进行了相关的基础研究。在此基础之上，本课题拟制备聚吡咯/聚乳酸-聚乙二醇导电纳米纤维神经导管，观察电刺激下该导管对雪旺细胞的影响，通过检测ERK1/2、Smad2和Smad3连接处位点的磷酸化水平对其作用机制进行深入探讨；采用大鼠坐骨神经缺损模型，体内评价该导管对神经再生的影响并探索其机制。

近五年聚吡咯-聚己内酯(PPy-PCL)、聚吡咯-聚乳酸羟基乙酸(PPy-PLGA)、聚聚吡咯-聚已酸内酯延胡索酸酯(PPy-PCLF)等PPy聚合物在修复外周神经缺损的基础和临床研究方面均有十分有利的发现。不同PPy复合材料在体外神经细胞功能学实验均有明显效果，但是体内试验和修复分子机制仍需进一步研究探讨。本研究成功电纺制备了聚吡咯-聚乳酸聚乙二醇(PPy-PELA)导电纳米纤维导管。随着PPy含量的加入和加入量的增加，复合纳米纤维依然可以保持较好的纤维形态。PPy-PELA 复合材料中PPy含量的变化可以改变该复合材料的弹性性能。而且体内实验证明其有不错的神经功能修复效果：PELA-20%PPy导电纳米神经导管组大鼠的坐骨神经功能指数、神经传导速度和复合动作电位的波幅均与自体神经移植术后相仿。同时，本课题第二研究方向发现：聚乙烯醇(PVA)和/葡聚糖(PVA/DEX)复合纳米纤维具有良好的纤维形态、直径分布均匀和良好的物理/化学性质。PVA和PVA/DEX纳米纤维的最大应变力分别是105%和35.7%；同时，二者的断裂强度分别是4.3MPa和2.2 MPa。同时，PVA和PVA/DEX纳米纤维膜体外培养雪旺细胞显示：雪旺细胞在上述两个纳米纤维膜上可以保持良好增长状态，而且，DEX有利于雪旺细胞的生长。