《Materials Today Bio》：Conductive ionic liquid hydrogel filled anti-inflammatory nerve conduit repairs peripheral nerve defect
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为解决自体神经移植供体不足、现有神经导管缺乏导电和抗炎微环境等问题，研究人员开发了一种填充CS-HEC/[Bmim]+[Ac]?离子液体导电水凝胶的PLCL/Lut纳米纤维导管，在动物实验中证实其可协同促进施万细胞增殖、诱导巨噬细胞M2极化，显著增强神经再生和功能恢复，为周围神经损伤修复提供了有前景的治疗策略。
想象一下，一根关键的通讯光缆在事故中被切断，城市的部分功能会立刻陷入瘫痪。在我们体内，也存在着类似的重要“线路”——周围神经。它们负责将大脑和脊髓的指令传递到全身，并收集感觉信息回传。一旦因外伤、手术或疾病受损，特别是当缺损长度超过5毫米时，自我修复就变得极其困难。尽管自体神经移植是目前临床修复的“金标准”，但它“拆东墙补西墙”的方式伴随着供体来源有限、二次损伤和额外手术创伤等严峻挑战。因此，研发能够替代自体移植的人工神经导管，一直是再生医学领域的热点。
理想的人工神经导管不仅需要为神经再生提供物理通道，更应主动营造一个有利于再生的微环境。然而，现有导管面临两大瓶颈：首先，周围神经是电敏感组织，其再生高度依赖于生物电信号，但多数材料导电性不足，无法有效传递电刺激以引导轴突生长；其次，损伤后过度的炎症反应会形成阻碍再生的“恶劣”环境，其中促炎的M1型巨噬细胞大量浸润，而具有修复功能的抗炎M2型巨噬细胞则功能受损。如何同时赋予导管导电能力以恢复电信号传导，并精准调控局部炎症反应，是当前神经修复材料设计的核心难题。
针对这一双重挑战，一项发表于《Materials Today Bio》的研究提出了一种创新的解决方案。研究人员巧妙地构建了一种“内外兼修”的复合神经导管。其“外壳”是采用静电纺丝技术制备的聚左旋丙交酯-己内酯/木犀草素（PLCL/Lut）纳米纤维导管，其中天然黄酮类化合物木犀草素可被持续释放，发挥抗炎和神经保护作用。导管的“内芯”则填充了由壳聚糖-羟乙基纤维素/离子液体（CS-HEC/[Bmim]+[Ac]?）构成的导电水凝胶，这种离子液体的引入显著提升了水凝胶的离子电导率，从而模拟了神经组织的生理电微环境。该研究通过将这种PLCL/Lut-CS-HEC/IL复合导管植入大鼠10毫米坐骨神经缺损模型，系统评估了其在促进神经再生和功能恢复方面的卓越功效。
研究人员综合运用了多种关键技术方法。在材料构建与表征方面，采用了静电纺丝技术制备纳米纤维导管，并通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、四点探针法和万能力学试验机等对材料进行化学、形貌、电学和力学性能表征。在体外生物学评价中，利用细胞增殖与毒性检测、活死细胞染色、Transwell迁移实验、活性氧检测、免疫荧光染色、定量聚合酶链式反应和全转录组RNA测序，系统评估了材料的细胞相容性、促神经细胞增殖迁移能力、抗氧化及诱导巨噬细胞向M2表型极化的能力。在体内动物实验中，建立了大鼠坐骨神经10毫米缺损模型，术后8周通过组织学染色、免疫组化、肌肉湿重比、肌电图等技术手段，全面评价了神经再生、髓鞘形成、炎症调控及运动功能恢复情况。所有动物实验均遵循东华大学动物伦理委员会的批准指南进行。
网络药理学分析
通过生物信息学手段，研究人员首先对木犀草素修复周围神经损伤的潜在机制进行了预测。分析发现，木犀草素与周围神经损伤存在370个共同作用靶点，核心靶点涉及MAPK14、AKT1等，并显著富集于AGE-RAGE等与炎症相关的信号通路。这从理论上预示了木犀草素通过调控炎症反应和组织再生过程来发挥治疗作用的广阔潜力。
支架的表征
扫描电镜结果显示，PLCL及PLCL/Lut纳米纤维形貌规整、直径均一，添加木犀草素未改变纤维形态。内部填充的CS-HEC及CS-HEC/IL水凝胶呈现多孔结构，孔隙大小适宜细胞生长和营养交换。电导率测试表明，随着离子液体含量的增加，水凝胶电导率显著提升，含2%和5%离子液体的样品电导率最高。力学测试证实导管具有足够的拉伸强度以满足神经修复的机械需求。傅里叶变换红外光谱分析成功验证了离子液体被整合进水凝胶网络。体外降解实验显示，导管外层降解较慢以维持结构支撑，而内部水凝胶降解较快以便于组织长入，两者形成了理想的降解互补。此外，PLCL/Lut导管能在30天内持续释放木犀草素，有利于维持局部治疗浓度。
电刺激下施万细胞和PC12细胞的体外培养
细胞实验表明，含离子液体的水凝胶具有良好的细胞相容性，与电刺激联合应用时，能协同促进施万细胞和PC12细胞的增殖。Transwell实验进一步证明，CS-HEC/IL水凝胶，特别是在电刺激条件下，能有效增强施万细胞的迁移能力，这对于损伤后清除髓鞘碎片、为轴突再生“清障”至关重要。
体外抗氧化和抗炎特性
在脂多糖诱导的炎症细胞模型中，PLCL/Lut导管提取物能显著降低巨噬细胞内活性氧水平，表现出优异的抗氧化能力。免疫荧光和qPCR（定量聚合酶链式反应）结果显示，木犀草素能有效诱导巨噬细胞向抗炎的M2表型极化，表现为CD206标志物表达上调，同时抗炎因子Arg-1、IL-10的基因表达增加，而促炎因子TNF-α、iNOS的表达下降。
全转录组RNA测序分析
RNA-seq（RNA测序）分析从基因组层面揭示了PLCL/Lut支架的抗炎机制。与对照组相比，PLCL/Lut处理组的巨噬细胞在基因表达上发生显著变化，下调基因富集于神经炎症反应调控等通路，而上调基因则与IL-10产生等相关。KEGG通路富集分析表明，PLCL/Lut可能通过抑制中性粒细胞胞外陷阱形成等通路，激活p53信号通路，从而调控巨噬细胞极化，发挥神经保护作用。
再生神经的组织学分析
植入大鼠体内8周后，组织学评估给出了令人振奋的结果。苏木精-伊红染色显示所有组别均有神经纤维再生，且无显著瘢痕形成。甲苯胺蓝和劳克坚牢蓝染色则清晰表明，PLCL/Lut-CS-HEC/IL组的再生神经纤维更致密，髓鞘化程度更高，其髓鞘阳性面积百分比与自体移植组无显著差异。定量分析显示，该组的髓鞘化轴突总数、密度以及反映髓鞘成熟度的g-ratio（轴突直径与有髓纤维总外径之比）值均显著优于不含离子液体的对照组，并最接近自体移植组，证明了离子液体导电特性对促进生理性髓鞘再生的关键作用。
再生神经的免疫荧光染色
免疫荧光染色结果提供了细胞层面的证据。标志施万细胞成熟的S100和标志有髓轴突的NF200在PLCL/Lut-CS-HEC/IL组表达最为丰富，表明该导管能有效支持施万细胞成熟和轴突再生。同时，炎症标志物染色显示，含有木犀草素的导管能显著降低促炎M1型巨噬细胞标志物iNOS的表达，并提高抗炎M2型巨噬细胞标志物CD206的表达，证实了其在体内调控炎症微环境的有效性。
再生神经的功能学评价
功能恢复是检验修复效果的最终标准。术后8周，PLCL/Lut-CS-HEC/IL组大鼠腓肠肌的萎缩程度最轻，肌肉湿重比和肌纤维直径均显著优于其他导管组，最接近自体移植组。Masson染色也显示该组肌肉胶原沉积最少。更重要的是，肌电图检查发现，PLCL/Lut-CS-HEC/IL组的复合肌肉动作电位振幅和神经传导速度恢复最佳，与自体移植组相当，表明再生神经不仅结构重建良好，其电信号传导功能也得到了高水平恢复。
研究结论与重要意义
综上所述，该研究成功构建了一种兼具导电与抗炎功能的PLCL/Lut-CS-HEC/IL复合神经导管。该系统通过离子液体营造的导电微环境，有效模拟了神经组织的生物电特性，促进了施万细胞和轴突的活性；同时，通过木犀草素的缓释，精准地将损伤部位的巨噬细胞从破坏性的M1表型“劝说”转变为修复性的M2表型，从而减轻了氧化应激和过度炎症，为神经再生创造了有利的局部环境。体内外实验一致证明，这种“导电”与“抗炎”的双重策略产生了显著的协同修复效应，在促进神经结构再生和功能恢复方面展现了与自体移植相媲美的潜力。
这项工作的重要意义在于，它没有满足于仅仅提供一个被动的“桥梁”式导管，而是主动设计了一个智能化的“再生微环境系统”。它同时解决了神经修复中电信号缺失和炎症过度两大核心障碍，为开发下一代高性能神经移植物提供了全新的设计思路和扎实的实验依据。尽管在部分形态和功能参数上仍与自体神经存在差距，但该导管展现出的强大修复效能，使其成为修复长节段周围神经损伤极具潜力的替代选择，有望在未来推动临床治疗策略的革新。
