《组织工程支架在脊髓损伤中的应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《组织工程支架在脊髓损伤中的应用.pdf（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、5 4 7 第21卷第5 期 2 008 年5 月 医 学 研 究 生 学 报 J o u r n a l o f M e d i c alP o s t 盯 a d u a t e s Vol. Z INo . 5 M ay. 2 (Xj8 综述 组织工程支架在脊髓损伤中的应用 王北岳综述， 赵建宁审校 南方医科大学南京临床医学院 ( 南京军 区南京 总 医院 ) 骨科， 江苏南京210 002 摘要: 运用组织工程支架修复脊髓损伤的新思路已日 益受到临床重视， 新型材料的出现促进了该领域的快速发 展。目 前应用于脊髓的组织工程支架多采用可降解的天然或合成高分子生物材料， 但它们各有其优缺点
2、。该文作 者对常用的脊髓组织工程支架作一简要综述。 关键词: 组织工程; 支架; 脊髓损伤 中图分类号: R318. 0 8文献标识码: A文章编号: 1 008 一1 99( 2 (X)8)05刁 5 47( 巧 T isS uee n gl n e e ri n g sc a ff0ldsins P in aic o r d inj u 叮 WA N GB e i 一 y u e 卿蜘i ng， Z H A OJ i a n 一 n i n g c h e c k i 咭 ( 刀 印 a “ Inentof口 材 入 印ae d ics， Nanjing sc hoo l ofa in i
3、cal Med icine， 50以 he mM 七 d ic alUn俪rs i t y/ Nanjing 倪nera l HO胡 汉 ofNanjing Milit a ryComm a nd， 尸 M， NanjingZIX X ) 2 ， Ji a n 多 ， u ， Chi na) A bst rac t :The i d e a o f u s i n g t i s s u e e n g i n e e ri n g s c a ffel d s i n th e t re at m e n t ofs p i n a l c o rdi nj u 斗( S C I ) 1 5
4、 d raw i n g m o rea n d m o rec l i n i c alat t e n t i o n ， and th e i n t ro d u c t i o n Ofs o m e n e wm a t e ri al s h asp ro m o t e d i t s d e - v e l o p m e n t . Ti s s u e e n gi n e e ri n g sc al fo l d s u s e di nth e t re at m e ntofS C I m a i n l yi n c l u d en a t u reb i o
5、 m a t e ri al and s y n t h e s i z e m a c ro m o l e c ul e b i o mate ri al ， e a c h w i thi t s adv a n t a g e s and d i s adv a n t a g e s . Thi s re v i ew fOCu - s e s o n so m e t i s s u e e n g i n e e ri n g sc db 1 d s c o m m o n l y u s e di n S C I . K e y 0 引 w o r ds: T i s s u
6、e e n gi n e e ri n g ; S c aflb l d ; S P i n alc o rdi nj u ry 脊髓损伤平面以下功能恢复是当今医疗上的一 大难题。1 9 8 7 年， 美国国家科学基金会在加利福尼 亚首次提出了“ 组织工程” 一词， 并给予科学定 义川。 组织工程技术的兴起为脊髓损伤的 恢复带 来了新的希望， 而细胞外基质( ex t ra ce U ul arm atrix ， E C M ) 支架材料的选择、 构建是组织工程能否成功 的关键， 因而寻找理想的组织工程支架材料是一大 热点。理想的组织工程支架应具备: 良 好的生物 相容性和可降解性， 最好降解
7、时间与神经再生相适 应， 能与周围组织相融， 并支持神经再生及成熟。神 经修复后， 能被机体及时分解、 吸收。提供神经修 复所需的三维空间结构， 即适宜的强度、 硬度、 弹性、 长度和直径， 具有理想的双层空间结构， 可防止瘫痕 形成， 既能保证畅通， 又有接触引导的支架作用。 收稿日 期:2 阅7 折一 5; 修订日 期:2 (X)7 一 1 0 一 12 基金项目:南京军区“ 十一五” 课题基金资助项目 ( 批准号: 肠M All l) 作者简介:王北岳( 1 9 7 8 一 ) ， 男， 湖南永州人， 医学硕士， 主治医师， 从事骨科专业。 通讯作者:赵建宁( 1 9 5 7 一 ) ，
8、 男， 江苏南京人， 主任医师， 医 学硕士， 博士研究生导师， 从事骨科专业。 万方数据 5 4 8 医学研究生学报2 008 年5 月第21 卷 应保证神经再生修复所需的营养供应， 导管全长 有足够的神经生长因子。 材料来源广、 易加工， 可 塑形。现用于组织工程支架的材料主要有人工合成 材料( 如脂肪族聚醋、 聚酸醉等) 和天然材料( 如壳 聚糖、 海藻酸盐、 胶原蛋白、 透明质酸、 明胶等) 。随 着组织工程的发展， 不可降解材料的支架已较少应 用， 而生物可降解材料注重细胞与材料间的作用， 在 体内能降解成小分子物质， 可被吸收或经新陈代谢 排泄， 以及具有E C M样特性而成为研究
9、热点。近年 来， 脊髓组织工程支架在临床应用较为广泛。 1 天然物质支架 1 . 1 藻酸盐凝胶( al gi n at e h y d m ge l)藻酸盐是从 海洋生褐藻中 提取的一种线性多糖， 可交联形成网 状藻酸钙离子凝胶， 有良 好的组织相容性和亲水性， 易于渗透扩散营养物质， 可水解， 产物由肾排出， 无 不良 反应， 能为细胞提供三维生长空间。细胞在凝 胶中的生活状态受凝胶的交联密度影响: 交联密度 低， 细胞不易形成立体的生长方式， 负载细胞稀少; 交联的密度过高， 凝胶的网格过小， 细胞拥挤， 影响 营 养 素的 交换和 细 胞生长。 Y u 等 f 】 应用 纤维 模板 与
10、肤修饰技术， 联合趋触性和局部解剖学的导向， 研制成功一种凝胶支架， 有着理想的几何形状， 能 成功地引导细胞勃附和促进原始神经元的轴突生 长 。 P rang 等 制 成以 藻 酸 盐 为 材 料的 高 度 各向 异 性凝胶毛细管， 植人体外轴突和活体大鼠损伤的脊 髓中进行分析， 其在维持本身结构的同时， 也明显诱 导了轴突定向再生， 仅引起轻度的炎性反应。而且 体外试验研究亦表明， 可诱导神经轴突生长并通过 支架， 并能植人成人神经干细胞， 以提升其再生能 力。因而利用藻酸盐水凝胶毛细管诱导损伤脊髓的 神经定向 再生是一个非常有前景的方法。目 前， 藻 酸盐多与其他支架材料结合， 形成复合
11、支架以治疗 脊髓损伤。 1 . 2 胶原( co n ag e n)它广泛存在于动物骨骼及结 缔组织中， 提炼方便， 可被化学修饰、 加工成各种形 态， 具有细胞膜整合素结合区的 R G D 精氨酸 ( A rg ) 一 甘氨酸( Gl y ) 一 天冬氨酸( Asp ) 序列， 易于细 胞勃附， 从而有利于细胞生长、 分化和迁移。同时， 它无抗原性， 生物相容性好， 可降解。现已认为， 它 是神经膜细胞( 又称施万细胞) 分泌的E C M成分之 一， 神经纤维可附 着其上， 从而有利于 再生。已 有学 者将胶原用于修复损伤的脊髓。 Li u 等呜 用胶原制 成导管， 植人动物脊髓半横断的腔隙
12、中， 9 个月后可 观察到动物脊髓损伤处头侧的神经纤维经胶原导管 生长至尾侧。 吴立志等 将胶原或明胶吸附的施 万细胞移植至成年大鼠全横断脊髓的损伤处， 术后 3 个月， 动物后肢自 主运动功能有显著恢复; 大脑感 觉运动区和脑干红核均有被荧光金标记的神经元细 胞体， 提示这2 个区域的神经元轴突能在脊髓内再 生， 并穿越损伤区到达尾侧脊髓。脊髓损伤处有降 钙素基因相关蛋白( C G RP) 和5 一 经色胺( 5 一 H T ) 阳性 神经纤维， 损伤处尾侧也出现5 一 H T阳性神经纤维。 表明胶原或明胶可作为移植细胞的网架， 用于细胞 治疗。但他们发现， 手术植人后3 个月内， 胶原和明
13、 胶并未被完全吸收。 1 . 3 壳聚糖( c hi t os an) 它是一种生物多糖， 由甲 壳素脱乙酞基而制成， 来源广泛。 壳聚糖具有止血、 促进创面愈合、 抑制瘫痕形成， 并有广谱的抑菌作用 及免疫调节作用， 可通过改变壳聚糖的脱乙酞化速 度改变降解速度。它是具有良好的可塑性、 生物相 容性和可降解性的三维多孔支架， 且具有一定力学 强度， 能适应不同部位的组织缺损修复要求。壳聚 糖在体内 可被溶菌酶水解， 机体对其特异的细胞免 疫和 体液免疫的 水平极低。 李晓光等 6 用含生长 因子的生物活性载体的壳聚糖导管作桥梁， 植人大 鼠脊髓半横断模型， 6 一 12个月后， 在含有生物活
14、性 的导管中 脊髓缺损部位神经再生完成， 经过示踪剂 ( 如w G A 一 H RP麦胚凝集素辣根过氧化物酶) 进行 顺行神经束追踪， 发现再生轴突已达到缺损部位远 端， 损伤平面以下脊髓组织中可观察到典型的神经 纤维髓鞘结构和突触。程映华等v将神经干细胞 悬液注人壳聚糖管支架( 每管细胞数约为10 6 个) ， 术后2 周， 见移植物内大量吞噬细胞聚集， 支架内新 生血管丰富， 有无髓及有髓神经纤维长入， 术后8 周 可见由神经干细胞分化而来的神经元或神经胶质细 胞成簇状或散在分布于支架中， 并可见再生的神经 纤维， 支架与宿主脊髓两端结合紧密， 无明显界限。 电镜下见较多有髓神经纤维， 髓
15、鞘较厚， 形态规则， 有时也可见正在形成中的新生髓鞘， 散在的未完全 降解的壳聚糖被成纤维细胞及胶原纤维包裹。免疫 组化检查发现， 标记的神经干细胞在移植后能存活， 并分化成神经元、 神经胶质细胞等各种神经组织细 胞， 并且植人的细胞能从两侧残端向脊髓内迁移。 H ua ng等 吕 利 用Ni 一 cr线作 为 轴 柄， 将具有高 渗 透 性、 多孔的壳聚糖制成支架， 在电子显微镜扫描下 观察， 其内 具有平行排列的纵行管样结构。实验证 明， 它能有效地引导脊髓横断后轴突的再生。 1 4 聚舟基T酸醋( 卯l y 一 b 一 h y d ro x y b u t y ra t e ， p H
16、B ) P H B 是微生物在不平衡生长条件下贮存于细胞内 万方数据 第5 期王北岳， 等 组织工程支架在脊髓损伤中的应用 5 4 9 的一种天然高分子聚合物， 具有较长的降解周期， 广 泛存在于原核生物中。最早由玩m ni g ne( 19 64年) 从细菌中分离出， 随后在巨杆菌属、 红螺菌属等多种 细菌细胞质颗粒中均有发现， 它具有生物可降解性、 生物相容性、 电压性、 光学活性、 无毒性、 无刺激性、 无免疫原性等性质。在神经组织工程中， P H B 最初 用 来修复周围神经缺损， 2 0 0 2 年， N o v i k o ， 等 用 P H B制成支架， 表面覆以藻酸盐凝胶和纤维
17、私连蛋 白， 植入成年大鼠损伤的脊髓内， 8 周后， 未治疗组 约45%红核脊髓束神经元缺失， 移植组神经元缺失 较未治疗组减少一半， 与鞘内 注射脑源性神经营荞 因子( ne u ro t ro p hi c fa ct or ， N F ) 或N F 一的效果相似， 而单独植人藻酸盐或纤维私连蛋白或两者结合物者 对神经元存活无明显影响。在PHB支架上加人施 万细胞后， 再生的神经元可从两端长入移植物， 并通 贯全长。 1 . 5 纤维蛋白凝胶( fi b ri n gl ue， F G ) F G是最早使 用的生物材料， 其作为天然E C M成分， 有较好介导 细胞间 信号转导及相互作用的
18、 性能。 Iw ak awa 等 0 用含有 N F的纤维蛋白凝胶植人损伤脊髓的吸收空 洞内， 使腰5 节段残端与凝胶接触， 可明显促进轴突 的 再生。 孟晓梅等 川以纤维蛋白 凝胶包裹嗅鞘细 胞， 植于成年大鼠全横断的脊髓间隙内， 2 周后处死 动物， 发现脊髓两断端连接良 好， 嗅鞘细胞大部分存 活， 并迁移至两侧脊髓实质内， 大量N F 及钙相关蛋 白 4 3 ( C A P 4 3 ) 发生免疫反应， 有神经纤维通过间 隙。 Ta y fo r 等 ， 以 纤维 蛋白 凝 胶吸 附 肝素， 然后通 过肝素非共价结合NT一 3 ， 制备N T 一 3 缓释系统， 随着 纤维蛋白 凝胶的降
19、解而逐渐释放， 并能通过改变肝 素浓度来调整释放速度， 植人损伤脊髓后第g d ， 发 现脊髓神经纤维密度明显增加。但作为生物支架， 其主要缺点是降解速度太快， 不能与神经轴突再生 的时间相匹配。 1 . 6 琼脂糖凝胶支架( ag arosesc a ffol d)天然琼脂 是一种多聚糖， 主要成分为琼脂糖及琼脂胶。琼脂 糖是由半乳糖及其衍生物构成的中性物质， 琼脂糖 凝胶可用二相法制得， 其结构均匀， 无毒性， 具有较 大的 空隙， 适合细 胞培养。 st ok ol s 等 ” 用复 合重组 脑源性神经生长因子的多孔冻干琼脂糖支架， 植人 成年大鼠 脊髓损伤模型， 同时设立阴性对照组，
20、1 个 月后， 对支架材料内的神经细胞和轴突的生长情况 进行评价， 结果发现， 支架材料与宿主组织相容性 好， 支 架内 孔隙中 布满宿主 组织， 轴突 在支 架内 呈线 性生长。 复合脑源性神经生长因子 组的 生长速度比 阴 性对照组快， 表明损伤部位的轴突再生能被多孔 冻干琼脂糖支架重塑和诱导。 Ja in等 4 制成一种 包含脑源性神经生长因子的热塑性琼脂糖原位凝胶 支架， 植入成年大鼠脊髓半切损伤处， 发现不仅能促 进轴突长入支架， 而且通过对支架材料一 脊髓界面中 N F 一 1 60阳性神经元、 轴突、 神经胶质酸性蛋白阳性 星形胶质细胞和C S 一 6 阳 性硫酸软骨素的定量分析
21、 发现， 脑源性神经生长因子还可进一步减少机体对 琼脂糖凝胶产生的炎性反应。从而认为， 这种热塑 性支架材料在为神经细胞生长提供三维空间， 复合、 缓释N F ， 抵抗损伤部位炎性反应和促进脊髓损伤后 神经再生等方面具有重要潜能。 2 合成可降解支架 随着组织工程的发展， 各种合成的可降解支架 不断涌现， 并且广泛应用于骨、 软骨、 皮肤、 血管等组 织工程中。目 前， 在脊髓损伤中应用较多的主要是 聚经基丁酸类化合物。 2 . 1 聚乳酸 / 聚奔基乙 酸( p o l y l ac t i c ac i d ， p LA) P LA 具有良 好的生物相容性， 是可生物降解的高分 子材料。在
22、生理条件下能自 行降解， 其降解速度可 调， 成为最受关注的生物降解高分子材料。Patis t 等【 ” 将 冻 干P LA 与 脑源 性生长因子 结合， 植人胸 髓横断的大鼠 脊髓内， 结果发现组织存活明显增多， 血管生长， 但轴突生长较差。P L A用于临床过程中 发现， 患者出现非特异性无菌性炎性反应率较高。 目 前认为， 这可能由其降解过程中生成的酸性降解 产物引起局部p H值下降所致。研究表明， P LA 的 平均相对分子质量低于200 0 0 时， 无菌性炎症发生 率较高， 使用高分子量的P L A可延迟但不能消除这 一 反应。 H u rt a d o 等 “ 通过对照实验研究，
23、 用包含 施万细胞的纤维蛋白冻干聚乳酸P L A大孔径支架 植入横断的 大鼠 胸髓节段内， 术后1 、 2 和6 周时发 现， 临近支架的脊神经组织中出现活性星形胶质细 胞和硫酸软骨素氨基葡聚糖， 术后 1 周出现支架材 料的血管化， 支架内施万细胞在移植后3d出现部 分细胞调亡， 移植后1 周和更晚的时间点， 支架上出 现移植的施万细胞和带神经微丝的轴突。术后6 周， 支架内 部和表面出现有髓神经轴突， 并长人脊 髓， 明 显改善了 实验动物后肢运动功能。 c al等【 ” 在成年大鼠 胸8 半横断伤中， 植入具有定向通道的 大孔多聚P L A 泡沫支架， 2 周后， 组织学及免疫学检 测证
24、明， 移植支架与宿主脊髓相容良 好， 施万细胞长 人支架通道内， 有大量二眯基苯基叫噪( D A PI) 染色 阳 性细胞， 并在E c M中 观察到浓密的层勃连蛋白 染 色， C A P 4 3 和c G R P 阳 性轴突贯穿管道， 但在急性 万方数据 5 5 0 医学研究生学报2 008 年5 月 第21卷 脊髓损伤模型中， 轴突穿越支架材料界面处存在一 定的阻碍。 尽管如此， 线性泡沫支架在脊髓损伤修 复中 仍有一定的细胞和轴突导向的应用前景。从而 认为， 含施万细胞的纤维蛋白冻干P LA 大孔径支架 及定向通道的大孔多聚P LA 泡沫支架， 能使轴突通 过再生进人和穿越支架， 促进了
25、轴突在损伤的脊髓 中再生， 但支架中施万细胞存活率、 总量以及轴突和 支架界面的改良 仍有待进一步提高。 2 . 2 聚羚基乙酸 / 聚乙醇酸 ( p o l ygl y c o l ica c i d ， P G A ) 它是第一批被美国食品与药品管理局批准 用于临床的可降解多聚物， 由乙 交醋开环聚合而成， 降解后生成经基乙酸， 极易参加体内代谢。v ac anti 等 在 大鼠 脊 髓 胸7 一 胸ro水 平切 开， 在 胸9 处 切 除3 一 4m m脊髓， 造成胸髓横断， 将体外扩增后的 成年大鼠脊髓灰质神经干细胞转染绿荧光蛋白 ( G FP) 后， 种植到PGA滤网上， 移植至损伤
26、部位， 再 用经甲基纤维素膜覆盖。形态学结果表明， 种植细 胞滤网组有新组织生成， 直径约为邻近脊髓的 7 0 %， 但为无序结构， 脊髓原有的板层结构消失， 有 大量的神经胶质酸性蛋白( G FAP ) 阳性细胞。 2 周 后的组织化学显示， G F P 阳性的细胞也呈N F 、 G F A P 和髓鞘碱性蛋白( M B P ) 阳性， 未见G F P和尼氏体 ( nesti n)同时显阳性的细胞， 说明移植的神经干细 胞已 全部分化。术后4 周， 大鼠 后肢功能明显改善， 步态参数接近正常， 感觉功能也有显著改善。3 个 月后， 大量的G F P阳性神经纤维出现， 移植细胞发 出的神经纤维
27、向脊髓间隙投射。但P G A降解较快， 易崩解， 使PGA支架整体塌陷， 而且降解产物单体 轻基酸在局部积聚， 可致局部p H值下降， 使细胞中 毒乃至死亡。因此， 更多地使用一定比例的P G A与 P LA 混合或经基乙酸与乳酸的单体共聚， 形成均匀 的经基乙酸一 乳酸单体的聚合物。 2 . 3 聚乳酸一 舟基乙 酸共聚物( p o l y l ac t i c F gl y c o l ic a c id c o p o l y m e r ， p LGA ) 该聚合物是p L A与p GA 按 不同比例共聚而成， 其降解速度与两者的比 例有关， 降解速度可调， 并具有良 好的组织相容性、
28、 可塑性及 三维立体构架， 因此， 在组织工程领域有广阔的 应用 前 景。 Te ng等L 9 将载 有神 经干细 胞的P LGA 导管 植人S D 大鼠半横断脊髓内， 术后70 d ， 大鼠 后肢可 负重行走， 并发现植人物对功能恢复有持续促进作 用( 最长达1 年) ， 示踪检查发现， 皮质脊髓束纤维 已通过损伤中心到达远端。 组织学及免疫细胞化学 检查提示， 这种恢复可能部分是由于减少了脊髓继 发性损伤和瘫痕形成所致。 N e wman等划以P L G A 包裹维甲酸( RA ) 后与癌胚细胞P19 共同培养， 诱导 其分化成神经元， 结果显示细胞勃附生长分化良 好， 并且与可溶性 R
29、A诱导分化的效果相当。M oo re 等! ” 1 将 共聚比 为85: 巧的P LGA 制 成 多 个贯 穿 支 架 全长不同孔径的平行管道， 其在体外降解时间超过 30周， 30周后持续消除， 新生施万细胞可于支架孔 道内 保持活力至少48 h ， 移植于成年大鼠脊髓内1 个月后， 系列组织切片三维重建后观察到轴突持续 再生。表明P L G A可作为支架材料携带生物活性因 子， 并促进轴突持续再生。Ni sb et等卿 研究发现， P LA 和P LcA支架表面经过氢氧化钾部分水解处理 后， 可明 显促进神经轴突的 再生， 并认为接触诱导是 轴突生长的重要信号。 2 4 聚乙 二醇( p
30、o l y e t h y l e n e gl y c o l ， PEG ) 它由重 复的氧乙烯基组成， 有两个末端的经基， 具有线性的 或支化的链状结构， 中性、 无毒、 无免疫原性， 同时具 有亲水性及亲脂性， 是被美国食品与药品监督局批 准为体内注射用药的少数合成聚合物之一。现已证 实， 它可作为损伤轴突膜的密封剂， 并已成为修复受 损神经膜的一种新方法。shi 等23 将PEG植人豚 鼠 挫伤的脊髓内后， 复合动作电位迅速恢复， H R P 染色显示， 受损轴突染色， 而P E G形成的轴膜处并 无染色， 表明P E G植人后可迅速形成轴突膜， 并促 进功能和动作电位的恢复， 在豚
31、鼠脊髓严重挫伤后 7 h 植人P E G ， Zm i n 后检查， 即可发现约9 3 %的动 物有不同程度的皮肤、 躯干肌肉反射恢复， 诱发电位 检查显示， 所有动物出 现传导功能改善 24。 经PEG 治疗后， 三维计算机重建脊髓形态显示， 不论伤后立 即治疗还是伤后7 h 才治疗， 均能明显地增加完整 脊髓的实质量， 减少囊腔数量， 并使病变部位更加 局限 L 周。 2.5 聚 毗咯( po lyP y n l e ， P 巧) 为了提高神经细 胞与 支 架的 亲 和 力， Geo rg e 等 吻 发现了 具有良 好 生 物降解性和物理、 化学特性的P P y， 将它作为神经 组织工程
32、E C M材料， 具有稳定性和生物降解性能良 好等优点。 他们将小鼠 大脑皮质细胞混合培养在聚 苯乙烯一磺酸盐或十二烷基苯磺酸钠的聚毗咯模 型中体内及体外实验均发现， 神经纤维出现在P 巧 表面， P 巧在一段时间后自行降解。他们的研究支 持了P p y 在未来神经修复学上可能有较明显的 优势。 2 . 6 R A D16 一 n 它是一种人工合成的具有自 我组 装能力的多肚材料， 由A rg 、 丙氨酸( Al a ) 和A sP按 照A c N 一 R A R A D A D A R A R A D A D A 一 c N H Z 序列构成的 16个氨基酸短肤， 具有良 好的生物相容性，
33、寡肤带 有明确的极性， 可以自 发组装， 形成水凝胶支架。 万方数据 第5 期王北岳， 等组织工程支架在脊髓损伤中的应用 5 5 1 其p 折叠具有明确的极性和非极性表面。材料的 塑形可因盐溶液的阳离子种类和浓度的不同、 塑形 容器的外形以及塑形时 R A D16 一 11人液量和速度的 不同而不同， 并具有自动塑形、 表面不需要修饰即可 勃附细胞等特性， 对宿主和移植物无害， 分解后局 部p H值变化不大等优点， 有利于根据缺损的不同而 进行 设计。 侯天勇等 1 川将神经干细胞与RAD16 一 n 混合培养， 神经干细胞在 R A D16 一 n上能很好地私 附， 勃附率为( 70. 34
34、土 7 . 83) %。扫描电镜显示， 神 经干细胞可沿着材料的孔隙迁移、 生长， 并充填孔 隙。 7 d 后， 光镜下可见神经干细胞增殖， 形成细胞 球。分化后细胞的N F 一 2 00 染色观察到， 细胞的突起 在R A D 16一 n 上延伸。其磷酸盐缓冲溶液的p H值 动态变化显示， 在11周后稳定在6 . 80 左右， 更适 合细胞的存活和增殖分化。光镜及扫描电镜观察证 实， 神经干细胞可在材料的孔隙内迁移和增殖。通 过D A PI标记细胞核发现， 豁附的神经干细胞可继 续增殖， 重新形成细胞球， 其直径与私附前神经干 细胞球相比， 差异无统计学意义， 提示私附后神经干 细胞仍具有良
35、 好的增殖能力， 可正常分化和完成突 起的延伸。但其构建的支架对脊髓损伤的治疗效果 尚不十分明了。 p H E M A 一 M M A 共聚 物的 外 层 类似 凝 胶， 内 层柔软， 具 有 弹 性孔隙， 其机械 性能类似 脊 髓。 Ts ai等 ” 报 道， 将p H E M A 一 M M A 用于脊髓横断性损伤， 并证明 能促进轴突生长。 2 006 年， 他们在鼠完全损伤的胸 髓中植人包含不同的基质和生长因子( 胶原， 纤维 蛋白， 基质胶， 甲 基纤维素或更细小的p H E M A 一 M M A 等) 的p H E M A 一 M M A 通道来提高轴突再生的 类型和 数量， 8
36、 周后， 通过荧光金和免疫组化证明， 其能增 加 通 道 内 轴 突 的 密 度 30 。 4 结语 3 合成非降解聚合物支架 应用非降解聚合物作为支架需要二次手术取出 支架， 故已较少应用， 主要是丙烯酸类聚合物， 包括 聚甲 基丙烯酸p 经 丙醋( p H P M A ) ， 聚经乙 基丙烯酸 甲 醋( p H E M A ) 和聚经乙基丙烯酸甲酷一 甲 基丙烯酸 甲醋( p H E M A 一 M M A ) 共聚物。 3 . 1 神经 胶质( n e u ro g l i a ) 和p H p M A 神经胶质是 从交联的p H P M A中提取的生物相容性多孔水凝 胶， p H p
37、M A 或p H P M A 联合细胞薪附剂A r g 一 G ly A s p 植人横断的脊髓后， 能促进血管形成和轴突生长， 并 可 减 轻坏死， 缩小空腔。 W oe rlv等 仁 川研究发现， p H P M A 一 R G D 水 凝 胶可明显促进轴突生 长， 并穿 过 病变区域， 促进功能的恢复。 将神经胶质植人成年 猫的横断脊髓内， 能减少胶质瘫痕形成， 在植人物内 血管生成良 好， 再生轴突髓鞘化， 但这种髓鞘形成细 胞是施万细胞而不是少突胶质细胞。 3 . Z p H E M A或p H E M A 一 M M A共聚物聚甲基丙 烯酸甲 醋( p M M A ) 是一种刚性较
38、强的疏水性材料， 而p H E M A 却 是 柔性较 好的 亲水性材料， 而且 都具 有良 好光学性能及良 好的生物相容性。在许多相关 研究中， 都证明了p M M A和p H E M A不会引起组织 炎性反应， 因而被广泛应用于生物医学工程领域。 组织工程为脊髓损伤的修复提供了一条新的途 径， 但仅单独应用一种支架材料并不能完全促进神 经的再生， 每一种支架都有优缺点， 如P G A 、 P LA 和 PLG A 等制作工艺和塑形过程相对复杂， 生物相容 性也不甚理想， 需要进行表面修饰才能更好地赫附 细胞和复合营养因子; 而且在体内分解的产物大多 为酸性， 对宿主组织和种子细胞可能具有不
39、良影 响3l 。因 此， 目 前各实验室致力于将性质互补的、 或能协同作用的支架组合成复合支架， 以取长补短、 共同促进神经再生。刚性较强的支架可降解材料与 胶原、 水凝胶、 纤维赫连蛋白、 纤维蛋白凝胶柔软的 支架结合形成复合支架， 降解速度快与慢的支架结 合形成复合支架。在应用复合支架的同时， 人们又 开始对脊髓损伤进行综合性治疗， 如移植种子细胞， 并为轴突生长及种子细胞的存活提供各种营养物 质， 努力营造有利于轴突再生的微环境等。复合组 织工程支架+ 表面修饰材料+ 理想的种子细胞+ 各 种所需的细胞因子及E C M的治疗方式将成为主要 趋势。另外， 纳米材料亦具诱人的前景， 如 M
40、a 等【 ” 证实了 纳米 纤维作为组 织工 程E c M材 料的 潜 能， 但仍需进一步进行有效的实验研究。目 前主要 在低等动物体内进行实验， 有待于在灵长类等更高 等动物进行研究， 且支架的降解速度尚不能与神经 轴突再生相匹配， 支架的 韧性及机械强度， 神经营养 因子或生长因子的控释技术， 对轴突生长方向的正 确引导， 支架的仿生性和表面修饰等方面需进一步 研究， 相信不久将会有更加理想的支架材料问世， 必 将使脊髓修复方法产生质的飞跃。 参考文献: 1 程 友， 王 天友， 李 泽卿 . 软骨 组 织工程 动物实验及临床 应用 展望【 J. 医学研究生学报， 2 加7 ， 20( 1
41、2) : 12 9 8 一 13 01. 2 Y u 竹. S h o ic h e t M s . G u id edc e ll ad h e s ionand o u t护 wt h i n 伴 卜 t i d e 一 m 记i fi 记c h anne 】 s forne u 司ti s s u e en gi n ee ri n g J . B i o lr 旧 t e - ri al s ， 2 X) 5 ， 2 6 ( 1 3 ) : 1 5 0 7 一 1 5 1 4 . 万方数据 5 5 2 医学研究生学报2 009 年5 月 第21卷 3 P 心g p ， M u ll e
42、 r a ， E lj aouh 耐 ， “ . 仆 e p ro m ot ionof 丽 e n 咖 叮 叨 目Ye o w thinth e inj u r ed. p 访 目咖d 场目 颐 n at e 一 b a 从 沼an i - . t m p ic c a p i ll 卿 h y d 印 g e l。 J . B i o m at e ri 山， 2 以 拓， 2 7 ( 1 9 ) : 3 5 6(】 一5 6 9 . 4 u u 。 ， Sajd G ， 肠d i e M . Re酗wth ofth e rostr a印 i nal ax ons i n to th e
43、ca u d alv e n l ral，Ist h 、 u gha c oll卿n tu 悦1 呷Ianletl in toh e- m i se c t edad 吐 皿 s p i nal c 词 J . N eu ou rgy， 2 0 0 1 ， 49( 1 ) : 1 4 3 1 5 0 . 5 吴立志， 曾园山， 李海标， 等. 胶原或明胶吸附施万细胞移植 促进全横断脊髓损伤修复的研究【 J. 解剖学报， 2 加3 ， 34 ( 3 ) : 2 8 9 一 9 3 ， 【 6 李晓光， 杨朝阳， 张皑 峰， 等. 应用壳聚糖导管， 生物活性载体 系统修复大鼠 脊髓损伤【 J. 中
44、国康复理论与实践， 2 佣3 ， 9 ( 3 ) : 1 7 6 一 1 7 8 . 【 7 1 程映华， 梁 晶， 王晓冬， 等. 壳聚糖神经干细胞复合物修复 大鼠完全性脊髓损伤的组织学观察仁 J . 中华实验外科杂志， 2 (X 辫， 21( 1 ) : 26一 7. 8 H u 璐 Y C ， H u an g YY， H u an g C C ， 雌以 . M an 刊 臼 c tu reof即 二5 pol y m ern e rv e co n d u i tsth ro u ghal y 叩h i l iz i 明 and袱 re 一 h e a t i n g p n 祀 .【
45、 J . B io m e d M ater R esBA 即I B i omat e r ， Z ocs ， 7 4 ( 1 ) : 6 5 9 吞问. 9 N o v i k ovLN， Novi k o vaLN， M O 跳 山 e b i A ， et以 . Ano v elb i 司 e - 脚d 蒯e imp 腼t for n euro 打 alre oe 即d r e g e n e r at i on硫ersvi耐 c ord i nj u 叮 【 J . B i o . 以 l e ri 山， 2 002 ， 2 3 ( 1 6 ) : 3 3 69召 3 7 6 . 1
46、0 Iwakawa M ， M izo i K ， T es s l e r A ， 以时 . In tras p i n ali m p lants offi - brin gl u e c on面n i 飞gl i alc el l l i ne一 d eriv edn e u ro 帅p h i c faCtorp n 卜 mote d o 比 目恻 。 罗 n e rat i o n i nto s p in alco rd J . N e u 司 R e p 幻 r ， 2 (X)1 ， 1 5 ( 3 ) : 1 7 3 一 1 8 2 . 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5
47、1 6 1 in u tean d c 腼ni c s p i nal co rdi nj 呵 J . J B io m edM 出r 脉 A ， 2 (X7 ， 8 3 ( 2 ) : 5 1 2 一 20. 1 8 V ac an石 M p ， L 拍 n 别 心JL， D o reB ， 璐以 . Ti ss u e 一 E n gi n e e r 司S p i - nal C o 记 【 J . T r ans p l ant P 吹， 2 (X)1 ， 3 3 ( 1 一) : 5 9 2 一 9 8 . 1 9 Te鸣Y D ， 肠v ik E B ， Q u x ， “ . F
48、un c t i o nal reco v e 叮foll丽叱 加u ma石 e svi耐 co 记inju rym 司 iated场a u n i que po l y m e r sc af- foldse ededwit hn eural s te mceli s J . 巧配N 川 A c adsci U S A ， 2 (X)2 ， 99( 5 ) : 3 0 2 4 一 3 029 . 201 N ewynanKD ， M cBu rn e y M w . Poly ( d ， 卜 俪tic一 co 一 吻colic画d) 而c ro sP h .肠 ode 乎 a d able而
49、c rocame ofor 讨 uripotent stem c e l l s J . B i o m a t e ri al s ， 2 砚洲 H， 2 5 ( 2 6 ) : 5 7 6 3 一 7 7 1 . Z l l M o MJ， Fried man J A . M u l t i p l e 一 c h an n e l sc 而l d s top m m o te 印 i n alc o 记。 on re 邵 n e ya t io n J . B ioma te ri al 。 ， 2 (X 拓， 27( 3 ) : 4 1 9 42 9 . 2 2 N i s bet D R ， P a 怕 切 awo 鸣5 ， 凡 t c hi e N E ， 时al，