《Journal of Neuroscience Methods》：Custom filaments for intraluminal artery occlusion models of stroke in mice
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本研究针对缺血性脑卒中动物模型存在的转译瓶颈，开发了一种低成本、可定制硅胶涂层微丝的制备方法。通过拉伸聚乙烯导管作为模具，实现了微丝涂层直径（0.22-0.28 mm）和长度的精准控制（变异系数仅4.0%）。激光多普勒证实该微丝能稳定阻断小鼠大脑中动脉（MCA）血流30分钟（血流变化仅2.4%），并诱导典型运动障碍和皮质纹状体梗死。该方法为不同物种、品系的卒中研究提供了可定制的血管闭塞工具，显著提升模型成功率和可重复性。
脑卒中（stroke）作为全球致死致残的主要原因之一，其治疗手段仍面临严峻挑战。尽管经过数十年研究，缺血性脑卒中的治疗创新仍受限于从实验室到临床的转化障碍，这要求对动物模型进行精细化改进。其中，通过腔内微丝闭塞大脑中动脉（Middle Cerebral Artery occlusion, MCAo）是模拟局灶性脑缺血再灌注的经典啮齿类动物模型。该模型的核心在于使用一种能有效、无创伤地阻塞血管的微丝，其尺寸必须与动物的血管解剖结构精确匹配。然而，商业化的闭塞微丝不仅价格昂贵，其规格有限，难以满足不同物种、不同品系甚至个体间的血管差异需求。这种不匹配可能导致模型成功率低、实验结果变异大，从而增加动物使用量并阻碍研究的可重复性。因此，开发一种能够低成本、可定制化生产高精度闭塞微丝的方法，对于推动脑卒中研究具有重要意义。
针对这一需求，发表在《Journal of Neuroscience Methods》上的这项研究，描述了一种简单、低成本的定制化硅胶涂层动脉闭塞微丝的制备方法。该方法利用常见的材料，能够可预测且可重复地制造出圆柱形硅胶涂层的微丝，其直径和长度可根据不同动物物种、体型和血管尺寸进行灵活调整。研究人员通过系统性的方法学建立和验证，证实了该自制微丝在诱导小鼠短暂性大脑中动脉闭塞（transient MCAo, tMCAo）模型中的有效性和可靠性，为卒中研究提供了强有力的工具。
为开展研究，研究人员主要应用了几项关键技术。首先是微丝的模具涂层制备技术：以聚乙烯（PE-10）导管作为基本模具，通过可控拉伸精确调整其内径，进而利用该模具分两步注入室温硫化硅胶（RTV silicone），形成均匀包裹尼龙缝合线（6-0 mononylon）的圆柱形涂层。其次是精细的尺寸测量与质量控制：使用倒置显微镜对每根微丝的涂层直径进行多点测量，评估其均匀性（以变异系数CV%表示）。第三是动物模型手术与生理监测：对瑞士小鼠（Swiss mice）进行tMCAo手术，并通过激光多普勒血流仪（Laser Doppler Flowmetry, LDF）实时监测大脑皮层血流变化，以确认闭塞效果。此外，还采用神经功能缺损评分和氯化三苯基四氮唑（TTC）染色定量脑梗死体积，以评估模型的组织学和功能学结局。
3.1. 微丝尺寸
研究人员对采用模具涂层法生产的200根微丝进行了详细分析。结果显示，硅胶涂层的平均直径在0.22至0.28毫米之间，涂层长度平均约为3.8毫米。沿每根微丝涂层长度方向进行的多点直径测量表明，其直径的变异系数（Coefficient of Variation, CV）平均值仅为4.03%，且沿远端到近端方向的直径变化斜率接近零（0.005 μm/单位）。这表明该方法能产生形状规则、近乎完美的圆柱形涂层，确保了微丝在血管内闭塞的均匀性和稳定性。
3.2. 动脉闭塞的有效性
通过激光多普勒血流监测评估了45例手术中微丝的闭塞效果。结扎颈总动脉（Common Carotid Artery, CCA）使皮层血流降至基线的62.4%。随后，将定制微丝推进至大脑中动脉起点，使血流进一步显著降至基线的31.5%。在30分钟的MCA闭塞期间，血流变化极其稳定，初始5分钟与最后5分钟的平均血流仅相差2.4%，整个闭塞期间的血流变化速率也极低（-0.12%/分钟）。移除微丝后，血流成功恢复至结扎CCA后的水平，证实了有效的再灌注。这些数据表明，定制微丝能够实现快速、稳定且可逆的血管闭塞。
3.3. 短暂性脑缺血的结局
在接受手术并存活48小时的33只动物中，24小时后的神经功能评分显示大多数动物（26只）出现了1-2级的运动功能缺损。对6只动物进行的TTC染色显示，其脑梗死体积为68.6 ± 25.3 立方毫米，变异系数为36.9%，与文献中使用类似MCAo模型报道的结果一致，表明该模型能产生可重复的脑组织损伤。
本研究建立的模具涂层法成功制备出涂层均匀、尺寸可控的硅胶微丝。其创新性在于通过拉伸聚乙烯导管来连续调节模具内径，从而能够生产出覆盖连续尺寸范围的微丝，克服了商业产品规格有限的弊端。该方法成本低廉（每批10根微丝成本低于5美元），且技术门槛不高，易于在不同实验室推广。研究结果证实，使用这些定制微丝能够在小鼠tMCAo模型中实现稳定可靠的血管闭塞和再灌注，诱导出预期的神经功能缺损和脑梗死，且模型变异处于可接受范围内。
该方法的优势尤为体现在应对个体血管解剖变异上。研究表明，即使在同一品系内，成年小鼠的动脉直径也存在个体差异，且与体重无关。拥有一个尺寸连续的微丝集合，允许手术者根据术中观察到的血管情况和实时血流监测数据，灵活选择最匹配的微丝，甚至进行更换，从而显著提高手术成功率和动物福利，减少因器械不匹配导致的实验失败和动物浪费。
综上所述，这项研究不仅提供了一种经济、高效、可定制的微丝制备方案，更通过严谨的方法学验证，为提升脑卒中动物模型，特别是针对那些缺乏标准化器械的动物品系或物种的研究，提供了关键的技术支持。这种能够“量体定制”闭塞工具的能力，有望降低实验成本、提高数据的可重复性，并最终加速卒中治疗新策略的研发进程。
