《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Aligned piezoelectric fibrous scaffolds for prevention of traumatic neuroma formation
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本刊推荐：该研究通过静电纺丝技术构建排列有序的压电聚左旋乳酸（PLLA）纤维支架，系统评估其在预防创伤性神经瘤中的治疗潜力。体外实验表明支架可促进雪旺细胞增殖并上调髓鞘化相关基因（Mag、Mbp、Mpz）；体内实验证实其通过调控炎症因子（TNF-α、IL-10）、疼痛标记物（SP、c-Fos）及促进轴突髓鞘化，显著改善坐骨神经横断模型大鼠的神经功能恢复。该研究为基于纳米医学的神经损伤修复策略提供了新思路。
1 引言
创伤性神经瘤因其复杂的发病机制和持续的神经病理性疼痛而成为临床难题。其形成涉及异常轴突再生、髓鞘化破坏、慢性炎症反应等多重机制。尽管现有治疗方法包括药物治疗、神经阻滞和手术干预，但效果有限。近年来，人工神经支架作为预防神经瘤的新策略受到关注，其中排列有序的拓扑结构可改善神经修复微环境。电刺激作为重要的生物物理线索，能促进髓鞘形成、减轻炎症反应和神经病理性疼痛，但传统电刺激依赖外部电源和导线系统。压电材料可将内源性机械刺激（如细胞牵引力、损伤部位生理活动）转化为局部生物电信号，无需侵入性电极。聚左旋乳酸（PLLA）因其优异的压电性、生物相容性和可降解性，成为制备神经支架的理想材料。本研究通过静电纺丝技术构建排列有序的压电PLLA纤维支架，评估其对雪旺细胞行为的影响，并利用大鼠坐骨神经横断模型探究其预防疼痛性神经瘤形成的疗效。
2 实验部分
2.1 材料
PLLA和PDLLA购自中国济南岱岗生物材料有限公司。氯仿、兔抗S100抗体和小鼠抗NF200抗体购自Sigma-Aldrich。CCK-8试剂盒和TRIzol试剂购自碧云天生物技术有限公司。荧光二抗购自北京中杉金桥生物技术有限公司。逆转录试剂盒和SYBR Green实时PCR预混液分别购自Takara和TOYOBO公司。
2.2 支架制备与表征
将0.5 g PLLA或PDLLA溶解于10 mL氯仿，采用静电纺丝技术（电压15 kV，流速1.5 mL·h?1，滚筒转速2000 rpm，接收距离20 cm）制备纤维支架。通过扫描电子显微镜（SEM）观察支架形态，原子力显微镜（AFM）的压电响应力显微镜（PFM）模块检测压电性能。
2.3 雪旺细胞增殖与形态观察
大鼠雪旺细胞（RSC96）培养于高糖DMEM培养基。将细胞接种于TCP、PDLLA和PLLA支架，通过CCK-8法检测1、3、5天后的细胞增殖。培养5天后，通过S100免疫荧光染色观察细胞形态。
2.4 实时定量PCR（qRT-PCR）
提取细胞总RNA，逆转录为cDNA后，通过qRT-PCR检测髓鞘化相关基因（Mag、Mbp、Mpz）的表达，以GAPDH为内参基因。
2.5 动物与手术操作
SD大鼠随机分为PLLA组、PDLLA组和对照组。切除15 mm坐骨神经段后，实验组将近端神经残端缝合至相应神经导管内。
2.6 自残行为观察
术后2、4、6、8周采用改良Wall评分法评估自残行为。
2.7 qRT-PCR、组织学评价与形态学评估
术后4周检测近端神经残端中SP、c-Fos和TNF-α的mRNA表达。术后8周通过免疫组化染色分析IL-10和TNF-α表达，免疫荧光染色检测NF200和S100表达。采用甲苯胺蓝染色和透射电镜（TEM）评估髓鞘形态。
2.8 RNA测序
提取近端神经段总RNA，构建测序文库后于Illumina NovaSeq 6000平台进行测序。
2.9 统计分析
数据以均值±标准差表示，采用GraphPad Prism 9软件进行单因素方差分析和Tukey事后检验，P < 0.05为显著性差异。
3 结果与讨论
3.1 支架表征
SEM显示PDLLA和PLLA支架纤维呈定向排列，直径主要分布于300–400 nm。PFM证实PLLA支架具有压电活性。
3.2 雪旺细胞增殖、形态与髓鞘化
CCK-8检测显示PLLA组在培养3、5天后显著促进雪旺细胞增殖（P < 0.001）。免疫荧光显示细胞沿纤维方向呈纺锤形排列，PLLA组细胞密度更高。qRT-PCR结果表明PLLA组Mag、Mbp、Mpz表达显著上调（P < 0.001）。
3.3 自残行为、疼痛标记物与炎症反应
自残评分显示PLLA组在术后各时间点均显著低于对照组（P < 0.01–0.001）。术后4周，PLLA组SP、c-Fos、TNF-α mRNA表达显著降低（P < 0.001）。免疫组化显示PLLA组IL-10阳性面积显著增加（P < 0.001），TNF-α阳性面积显著减少（P < 0.001）。
3.4 神经再生
术后8周免疫荧光显示PLLA组NF200和S100阳性面积显著高于对照组（P < 0.001），表明支架支持有序神经组织形成。
3.5 轴突髓鞘化
甲苯胺蓝染色显示PLLA组有髓神经纤维密度显著高于对照组（P < 0.001）。TEM显示PLLA组髓板层排列致密，髓鞘直径和厚度均显著增加（P < 0.001）。
3.6 PLLA支架抑制神经瘤形成的机制
RNA测序显示PLLA组与对照组转录组差异显著，共识别1501个差异表达基因（上调1033个，下调468个）。GO和KEGG富集分析表明PLLA支架调控髓鞘化（Mag、Mbp、Mpz、Sox10、Egr2等上调）、神经病理性疼痛（SP、c-Fos、Mmp9等下调）和炎症反应（TNF-α、IL-1β等下调；IL-10、TGF-β等上调）相关通路。
4 结论
排列有序的压电PLLA纤维支架通过促进雪旺细胞增殖与髓鞘化、调节炎症与疼痛相关因子表达、增强轴突再生与髓鞘成熟，有效抑制创伤性神经瘤形成。该研究为周围神经损伤修复提供了新型纳米医学策略。
