生物材料构建神经导管修复周围神经损伤的临床应用

背景：显微外科技术及周围神经损伤修复技术的发展与神经导管材料密切相关。神经导管的构建特别是生物材料构建神经导管材料还有待进一步开发研究。 目的：探讨生物材料构建的神经导管在周围神经损伤修复中的应用及数据分析。 方法：SCI数据库中2001/2010检索有关神经导管在周围神经损伤修复中的应用的文献,检索词为“神经导管(nerve conduit);生物材料(biomaterials);周围神经损伤(peripheral nerve injury);神经再生(nerve regeneration);壳聚糖神经导管(chitosan/chitin nerve conduit);高分子神经导管(polymer/macromolecule nerve conduit);胶原神经导管(collagen nerve conduit)”,共检索文献183篇。 结果与结论：神经导管修复法是在神经断端之间留有一段间隙,利用神经导管在神经的远端和近端之间桥接,并创造相对密闭的环境,以充分发挥远端神经的趋化作用,同时阻隔外部的影响,减少瘢痕的产生。目前,已被用于制备神经导管材料分为非神经组织、非生物降解材料、可生物降解材料。随着分子生物学及其他相关技术的发展,探索寻找理想的材料构建神经导管来治疗周围神经损伤研究始终在进行中。     

组织工程化神经导管修复外周神经损伤

背景：神经导管技术理论上采用生物或非生物材料预制成合适的管状支架,桥接神经断端两侧,在提供神经再生微环境的同时通过神经诱导、营养作用促进神经再生。 目的：观察组织工程化神经导管修复外周神经损伤的临床效果。 方法：选择24例陈旧性上肢神经损伤患者,以患者自愿原则分2组治疗：试验组采用组织工程化神经导管修复,对照组采用自体周围体表感觉神经移植修复。治疗后随访6个月观察患者肢体神经损伤功能修复效果。 结果与结论：随访6个月后,两组肢体远端感觉运动功能与目测类比疼痛评分均较治疗前改善(P < 0.05),且试验组效果更好(P < 0.05);两组损伤侧感觉与运动神经传导速度均较治疗前改善(P < 0.05),且两组间差异无显著性意义。说明组织工程化神经导管材料符合神经修复导管支架的要求,临床应用疗效肯定。     

神经导管修复周围神经损伤的研究进展

对神经导管在周围神经损伤的修复和再生的应用及研究进展作一综述。主要包括两方面内容：神经导管材料设计及导管内微环境构建。     

神经导管修复周围神经损伤的研究进展

随着神经修复技术特别是显微外科的发展，神经损伤修复的质量有了进一步的提高；利用神经导管桥接神经断端以实现修复周围神经损伤是目前的一个研究热点。本综述了神经导管修复周围神经损伤的发展历史，分析比较了非神经组织、非生物降解材料、可生物降解材料神经导管在神经损伤修复中的效果，讨论了导管的形态及导管内微环境对神经再生的影响。     

干细胞及神经导管支架修复神经缺损

背景：组织工程的发展为神经缺损的修复提供了可能,种子细胞与导管支架制成的复合体是构建组织工程神经的核心。 目的：从干细胞的组织工程应用及构建具有良好生物相容性的导管支架材料角度,探索如何更好的修复神经损伤。 方法：以“干细胞,神经损伤,修复,神经导管,神经支架材料”为中文关键词,以“stem cells,nerve damage,repair,nerve guide conduit material,scaffold materials,nerve tissue engineering”为英文关键词,采用计算机检索CNKI和Medline数据库1996-01/2011-01有关不同来源干细胞和导管支架材料修复神经缺损的相关文章,排除重复研究或Meta分析类文章,筛选纳入30篇文献进行评价。 结果与结论：移植神经干细胞可以在神经系统存活、增殖、迁移,在不同部位分化为相应的细胞,因此给神经修复领域带来新的希望。另外,随着生物材料的发展,神经导管材料修复神经缺损也取得了优良的效果,具有良好的应用前景。将神经干细胞复合导管可降解生物材料有望能更好的满足神经支架的要求,达到修复和重建的目的。     

合成可生物降解神经导管修复损伤周围神经：生物相容性良好

背景：临床对周围神经损伤进行修复治疗的时候,可以利用自体神经进行治疗或者利用不同材质的神经导管进行治疗。 目的：探索合成可生物降解材料神经导管在周围神经损伤修复中的应用效果。 方法：48只新西兰大白兔,随机等分为3组,自体神经移植组、硅胶导管组和可降解神经导管组。各组动物切除10 mm坐骨神经,构建坐骨神经缺损动物模型,并分别利用自体神经、硅胶导管以及可降解神经导管进行坐骨神经修复。 结果与结论：造模后3周,硅胶导管组兔运动神经传导效果、小腿三头肌肌肉湿质量恢复率比自体神经移植组差,但可降解神经导管组兔运动神经传导效果、小腿三头肌肌肉湿质量恢复率与自体神经移植组接近。造模后12周时,自体神经移植组中存在大量呈均匀排列的有髓神经纤维,可降解神经导管组中可见大量分布不均匀的再生有髓神经纤维,而硅胶导管组中存在少量呈不均匀排列的髓神经纤维。表明合成可生物降解材料神经导管在周围神经损伤修复中可以获得与自体神经较为接近的良好效果。  中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

生物材料支架在治疗脊髓损伤中的应用

背景:由于脊髓损伤后神经神经再生能力弱,修复受损脊髓组织并使其实现功能正常化仍是目前医学难题。生物组织材料学的快速发展以及其在医学中广泛应用为脊髓损伤修复提供了新的治疗理念和方法。目的:总结生物材料支架对脊髓损伤后神经组织再生修复研究并对其发展趋势进行展望,以探讨修复脊髓损伤的方法并总结经验。方法:应用PubMed数据库高级检索功能,检索2011年1月至2021年1月的文献,检索词为“Spinal cord injury;Biomaterials;Nerve regeneration;Material”;应用知网、万方、维普等数据库高级检索功能,检索2011年1月至2021年1月的相关文献,检索词为“脊髓损伤;生物材料;支架”。结果与结论:随着生物工程研究和医学结合的进一步深入,生物材料支架已被广泛应用于脊髓损伤修复的研究,生物材料的组织相容性、降解性等方面均有了改善;生物材料种类较多,各有其利弊,取其优点制备成复合支架并负载种子细胞、细胞因子或药物对神经再生效果更佳。但复合支架如何选择材料组合,如何选择种子细胞、细胞因子或药物,使生物材料支架联合种子细胞、细胞因子或药物成为最佳组合值得深入研究。总之,生物材料修复脊髓损伤是一个新思路,可能成为促进脊髓损伤修复的突破点。     

神经导管支架修复外周神经损伤的研究与现状北大核心

背景:近些年来,医学和组织工程学突飞猛进的发展为制作神经导管材料提供了更多选择。目的:综述神经导管在外周神经损伤中的应用。方法:由第一作者检索2010至2016年中国知网数据库和PubMed数据库,中文检索词为"神经导管,外周神经",英文检索词为"nerve conduit,peripheral nerve"。结果与结论:制作神经导管的材料,主要分生物型和非生物型2大类,其中生物型主要包括肌肉、羊膜、静脉、小肠黏膜下层等;非生物型材料包括壳聚糖、胶原蛋白、丝素蛋白、聚乳酸、聚己内酯、聚苯胺及硅胶管等。目前,部分材料已被批准进入临床阶段。神经导管在修复周围神经损伤的应用中还存在或多或少的问题,比如,修复缺损的长度受限,力学性能和机械性能与神经再生不完全匹配,降解速度与神经再生速度不一致,神经导管的生物相容性欠佳等。     

神经套管技术在修复外周神经中的应用现状及进展

周围神经受到损伤是临床工作中经常遇到的疾病，会导致感觉的丧失和运动功能障碍。由于神经细胞不分裂，其生长没有穿透力，使其在体内的再生非常困难。当前修复神经缺损的诸多方法中，因神经套管技术可避免牺牲自体神经及吻合时造成的神经再损伤而受到学者们的广泛关注，成为近几十年来外周神经修复中的一个热点。本文就套管材料的选择，影响神经再生的因素及临床应用情况等方面进行综述。     

纳米导管的制备及其在神经修复中的应用

纳米导管可以效仿细胞外基质的纤维结构,为细胞的存活、分化等提供合适的微环境。电纺技术是较为成熟的制备纳米导管的方法。多项细胞生长与增殖的实验表明纳米导管的生物相容性良好,对免疫系统也未见明显影响。在神经修复领域,实验证实纳米导管对于神经细胞与神经突的再生,神经胶质细胞的吸附与生长都具有促进作用;此外纳米导管还可以用来作为神经营养因子的载体,为神经修复过程创造适宜的生物微环境。     

Advances in natural biomaterials for nerve tissue repair

Natural biomaterials are well positioned to play a significant role in the development of the next generation of biomaterials for nervous system repair. These materials are derived from naturally occurring substances and are highly diverse and versatile. They are generally biocompatible and are well tolerated in vivo, and therefore have a high potential to be successful as part of clinical repair strategies in the nervous system. Here we review recent reports on acellular tissue grafts, collagen, hyaluronan, fibrin, and agarose in their use to repair the nervous system. In addition, newly developed advanced fabrication techniques to further develop the next generation natural biomaterials-based therapeutic devices are discussed.     

合成材料神经导管与自体神经移植修复周围神经缺损的比较

背景：生物可降解材料制成的神经导管可在体内降解,避免出现的神经卡压等问题,因而受到越来越多的关注。 目的：比较自体神经移植与3种合成可生物降解材料神经导管在修复周围神经损伤的效果差异。 方法：通过电生理学检测,形态学观察等神经恢复效果评价方法,对比分析近年来常用的胶原神经导管、DL-乳酸-ε-己内酯神经导管、聚乙醇酸神经导管与自体神经移植修复周围神经缺损的效果。 结果与结论：虽然神经导管与自体神经移植相比在理论上有其优势的一面,但不同合成材料的神经导管之间在神经功能恢复中存在明显差异性,DL-乳酸-ε-己内酯神经导管修复效果与自体神经移植无明显差异,是较为理想的神经导管材料,聚乙醇酸神经导管因自身的因素影响其降解性能,在3种神经导管中的修复周围神经损伤效果最差,胶原神经导管需要交联剂改善其机械性能,其修复周围神经损伤效果居于前两者之间,因此,这3种神经导管在神经功能再生方面还有潜在的缺陷,不能完全替代自体神经移植,而且3者之间的性价比,还缺少足够的大样本长期随机对照实验结果来验证,还需要进一步的实验观察。     

不同生物材料修复跟腱损伤的应用

背景：构建组织工程化肌腱的关键是寻找适于肌腱细胞黏附、生长及功能分化的支架材料。 目的：评价不同生物材料在跟腱损伤修复中的效果。 方法：以“生物材料,跟腱,修复” 为关键词在万方数据库中检索1985-01/2011-01关于生物材料治疗跟腱缺损的文章。 结果与结论：陈旧性跟腱断裂难以自行愈合及修复,易遗留疼痛及功能障碍。长期以来,不少学者对跟腱缺损的治疗进行了较多的研究,从自体肌腱移植、同种异体肌腱移植到人工肌腱移植、组织工程肌腱移植等,实践证明这些方法手段都存在一定的优点和缺点。虽然肌腱组织工程中支架材料的研究与应用已经取得了一些成功,但是目前应用的材料或存在生物相容性问题、降解性问题或存在力学性能差、难加工成型等缺陷,与理想的支架材料还存在很大差距。     

Peripheral nerve repair of transplanted undifferentiated adipose tissue-derived stem cells in a biodegradable reinforced nerve conduit

This study proposes a biodegradable nerve conduit containing genipin-cross-linked gelatin annexed with tricalcium phosphate ceramic particles (genipin-gelatin-tricalcium phosphate, GGT) in peripheral nerve regeneration. Firstly, cytotoxicity tests revealed that the GGT-extracts were not toxic, and promoted the proliferation and neuronal differentiation of adipose tissue-derived stem cells (ADSCs). Secondly, the GGT composite film effectively supported ADSCs attachment and growth. Additionally, the GGT substrate was biocompatible with the neonatal rat sciatic nerve and produced a beneficial effect on peripheral nerve repair through in vitro tissue culture. Finally, the experiments in this study confirmed the effectiveness of a GGT/ADSCs nerve conduit as a guidance channel for repairing a 10-mm gap in a rat sciatic nerve. Eight weeks after implantation, the mean recovery index of compound muscle action potentials (CMAPs) was significantly different between the GGT/ADSCs and autografts groups (p < 0.05), both of which were significantly superior to the GGT group (p < 0.05). Furthermore, walking track analysis also showed a significantly higher sciatic function index (SFI) score (p < 0.05) and better toe spreading development in the GGT/ADSCs group than in the autograft group. Histological observations and immunohistochemistry revealed that the morphology and distribution patterns of nerve fibers in the GGT/ADSCs nerve conduits were similar to those of the autografts. The GGT nerve conduit offers a better scaffold for the incorporation of seeding undifferentiated ADSCs, and opens a new avenue to replace autologous nerve grafts for the rapid regeneration of damaged peripheral nerve tissues and an improved approach to patient care.     

Fabrication and evaluation of a biodegradable proanthocyanidin-crosslinked gelatin conduit in peripheral nerve repair

This study proposed a novel and biodegradable nerve guide conduit in its applicability to peripheral nerve regeneration. A naturally occurring proanthocyanidin (PA) was selected as a cross-linking reagent in preparing the PA-crosslinked gelatin (PCG) conduit. Experimental results indicate that 5 wt % of PA was optimal in the complete cross-linking reaction in the PCG conduit. The PCG conduit was brownish and round with a rough outer surface whereas its inner lumen was smooth. The cross-linked networks of the PCG conduit resisted enzymatic hydrolysis under in vitro degradation studies. PA and gelatin were released from the soaked PCG conduit. During the release phase, the concentrations of PA, gelatin, and PCG-soaking solutions were not only nontoxic but also promoted the viability and growth of Schwann cells. The PCG conduit more effectively supported cell attachment and growth. The effectiveness of the PCG conduit as a guidance channel was studied when it was used to repair a 10 mm gap in the rat sciatic nerve. Throughout the 8-week experimental period, the peak amplitude and area under the muscle action potential curve both increased with the recovery period. Histological observations revealed that various regenerated nerve fibers crossed through and beyond the gap region. These results suggest that the PCG conduit can be a candidate for peripheral nerve repair.     

纤维蛋白胶和医用OB胶联合几丁聚糖-胶原导管修复面神经损伤

背景：纤维蛋白胶和医用OB胶均能用于周围神经损伤的修复,但两种胶体的结构组成和作用原理完全不同。 目的：对比分析纤维蛋白胶或医用OB胶联合几丁聚糖-胶原导管修复兔面神经损伤的效果。 方法：制作中国大耳白兔右侧面神经下颊支损伤模型,随机数字表法分成3组：显微外科吻合组,将神经断端对位,作外膜原位吻合;纤维蛋白胶导管粘合组与医用OB胶导管粘合组分别采用纤维蛋白胶或医用OB胶粘合与显微外科技术吻合进行修复。术后16周进行大体观察、神经电生理检测、组织学观察、图像分析,评价神经再生恢复情况。 结果与结论：几丁聚糖-胶原导管吸收明显,能抑制吻合口周围纤维结缔组织形成。3组神经肌肉功能恢复良好,口轮匝肌动作电位潜伏期和复合神经肌肉动作电位振幅(M波)检测结果差异无显著性意义(P > 0.05),再生轴突恢复比相似(P > 0.05),但轴突再生率不同,纤维蛋白胶导管粘合组、医用OB胶导管粘合组均高于显微外科吻合组(P < 0.05或0.01),其中医用OB胶导管粘合组最高。说明胶原导管生物相容性良好,与纤维蛋白胶或医用OB胶联合应用修复损伤神经效果肯定,但纤维蛋白胶更适于神经损伤的手术操作。     

载NGF海藻酸凝胶-聚乳酸复合导管修复兔面神经缺损实验研究

目的    观察载神经生长因子（nerve growth factors, NGF）海藻酸凝胶-聚乳酸复合导管修复面神经缺损的作用。  方法    建立白兔面神经缺损模型,将面神经断端植入制备好的载NGF海藻酸凝胶-聚乳酸复合导管内2 mm,使面神经两断端之间距离为10 mm,将导管两端与神经固定缝合皮肤。再随机将12只大白兔分为术后4、8、12周组。实验结束后切开大白兔面神经吻合部位,选取神经导管近、中和远端组织进行HE染色,观察神经生长及导管降解情况。  结果    实验白兔手术伤口Ⅰ期愈合,无局部坏死、移植物排出及全身不良反应。术后4周导管壁有巨噬细胞浸润,导管近端雪旺细胞、成纤维细胞增生,新生小血管丰富;8周可见导管壁变薄,有成纤维细胞附着,巨噬细胞浸润,导管内有神经束样结构,束间纤维分隔,外层纤维包膜增厚,新生小血管减少;12周可见神经导管壁进一步分解,胶原纤维增生,导管内神经纤维结构接近正常,轴突样结构增粗,外层纤维包膜变薄。  结论    载NGF海藻酸凝胶-聚乳酸复合导管能较好的引导面神经再生,具有良好的组织相容性。     

Bioinorganics and biomaterials: bone repair

The field of bioinorganics is well established in the development of a variety of therapies. However, their application to bone regeneration, specifically by way of localized delivery from functional implants, is in its infancy and is the topic of this review. The toxicity of inorganics is species, dose and duration specific. Little is known about how inorganic ions are effective therapeutically since their use is often the result of serendipity, observations from nutritional deficiency or excess and genetic disorders. Many researchers point to early work demonstrating a role for their element of interest as a micronutrient critical to or able to alter bone growth, often during skeletal development, as a basis for localized delivery. While one can appreciate how a deficiency can cause disruption of healing, it is difficult to explain how a locally delivered excess in a preclinical model or patient, which is presumably of normal nutritional status, can evoke more bone or faster healing. The review illustrates that inorganics can positively affect bone healing but various factors make literature comparisons difficult. Bioinorganics have the potential to have just as big an impact on bone regeneration as recombinant proteins without some of the safety concerns and high costs.     

Extracellular matrix-mimetic adhesive biomaterials for bone repair

Limited osseointegration of current orthopedic biomaterials contributes to the failure of implants such as arthroplasties, bone screws, and bone grafts, which present a large socioeconomic cost within the United States. These implant failures underscore the need for biomimetic approaches that modulate host cell-implant material responses to enhance implant osseointegration and bone formation. Bioinspired strategies have included functionalizing implants with extracellular matrix (ECM) proteins or ECM-derived peptides or protein fragments, which engage integrins and direct osteoblast adhesion and differentiation. This review discusses (1) bone ECM composition and key integrins implicated in osteogenic differentiation, (2) the use of implants functionalized with ECM-mimetic peptides/protein fragments, and (3) growth factor-derived peptides to promote the mechanical fixation of implants to bone and to enhance bone healing within large defects.     

人发角蛋白神经导管诱导兔胫神经缺损部分再生时泛素的表达及分布

目的：应用人发角蛋白神经导管植入兔胫神经缺损部分，诱导神经再生过程中不同时期泛素（ubiquitin）的表达和分布。方法：免疫组织化学法。结果：术后48d，缝合线之间变性组织及其周围神经组织的雪旺细胞胞质和胞核中泛素免疫组化染色呈棕黄色阳性反应。术后99d，泛素在人发角蛋白周围的组织中免疫组化染色呈深棕色强阳性反应，在 生神经组织分布稀疏，免疫组化染色呈浅黄色弱阳性。术后99d较成熟的神经组织中无泛素阳性着色，而新生的神经组织呈棕黄色阳性反应。结论：人发角蛋白及缝合线之间变性组织的异常蛋白的降解主要由泛素承担。在新生神经组织中大量泛素参与蛋白质和变性神经组织的降解，而在趋于成熟的神经组织中因降解的蛋白质量的减少，参与降解的泛素量也减少。