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PVDF/PCL复合压电导管促进周围神经长段缺损再生研究

程媛  
【摘要】:周围神经损伤(PNI)是一种临床常见的损伤,其广泛存在于交通事故和工作生活之中。神经缺损是PNI中最严重的情况。神经缺损后因电导率不连续,引起机体运动和感觉功能丧失,直接影响患者的生活质量和寿命。自体神经移植是临床金标准,但来源受限、供区受损和大小难匹配等问题限制其应用。随着组织工程技术的发展,利用生物材料制备神经引导通道(NGCs)桥接于神经断端,已成为基础和临床研究的热点。在NGCs中创建更具传导性的微环境对于神经修复至关重要,其研究主要集中在生物因子,细胞治疗,纳米材料,以及电刺激信号等方面。电刺激(ES)可以改善生物电信号转导,从而激活终板潜能并提高组织再生水平。近年来,压电材料由于可以在不需要外加电源或电极的情况下将环境机械能转换成电信号而受到越来越多的关注。在压电聚合物中,聚偏氟乙烯(PVDF)因其最佳的压电性能和生物相容性,在生物医学领域广受关注。但PVDF的生物降解性差,需要二次手术移除支架,增加了患者的痛苦和不便;此外,与传统生物材料相比,其生物相容性也有待提高。因此,本研究首次将可生物降解材料聚己内酯(PCL)与PVDF结合,制备PVDF/PCL复合压电神经导管。一方面改善PVDF力学性能,生物相容性和生物可降解性;另一方面使制备的复合导管仍具有良好的压电性能以产生足够的电刺激信号。在探索压电复合物制备所需的混合溶剂、反应温度和时间、晶相转变及形貌变化等主要因素后,采用浇铸/退火-溶剂置换法制备得到具有微孔结构的PVDF/PCL复合压电支架。拉伸实验表明所制备的支架具有良好的机械强度。扫描电子显微镜结果显示PVDF/PCL复合压电支架具有微孔和多层结构,有利于物质交换与神经再生所需营养供给。傅里叶红外光谱、X射线衍射、热重分析和压电力显微镜分别表征PVDF/PCL压电复合物的晶相、热稳定性和压电性能,证实制备方法的可行性。细胞毒性实验和凋亡实验表明该复合物具有良好的生物相容性。此外,体外实验表明20%PVDF/PCL复合压电支架能有效促进大鼠雪旺细胞(RSCs)的增殖和分化。最后,在治疗大鼠15 mm坐骨神经缺损的研究中,PVDF/PCL复合压电导管能显着提高神经的电生理,形态学和功能性恢复水平,并且具有促血管生成,缓解肌肉萎缩的功能。大鼠体内植入4个月后,PVDF/PCL复合压电导管发生缓慢降解,失重率为9.1%。肝肾功能生化检查、血常规与主要脏器HE染色结果表明,该导管对SD大鼠没有明显的毒副作用。因此,本研究制备的PVDF/PCL复合压电支架能有效促进周围神经修复,在神经组织工程领域具有良好的应用潜能。


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