促进神经元定向再生的临床研究

作者：岳欣锋 北京市朝阳区六里屯社区卫生服务中心(北京城建老年病医院)

在一次脑损伤后，金属蛋白酶9的水平被发现在损伤部位的中过表达。Adak等人研究了体外和体内，这是一种创新的可注射水凝胶，一旦与MMP-9接触，就能释放神经保护六肽。NV通过聚PLGL与水凝胶纤维相连，可以在邻近区域被裂解和释放，产生具有脑组织营养和再生功能的环境。
Vismara等人开发了一种很有前途的纳米复合凝胶，将聚EG、聚乙烯亚胺与罗利普兰结合，罗利普兰是一种针对星形胶质细胞损伤炎症反应的抗炎药物。该系统通过网格蛋白介导的内吞作用易于在体外内化于小鼠星形胶质细胞中，溶酶体酶活性降解纳米复合凝胶释放rolipram而不影响其药理活性。这种纳米凝胶在体外、体内和体外模型中显示了高相容性和胶体稳定性，显示了对星形胶质细胞的选择性抗炎作用。
报道的研究表明，在中枢神经系统相关疾病中，调节水凝胶中的药物释放的可能性。然而，酶触发聚合物可用于设计这种响应系统茎仍然有限，这意味着迫切需要开发新的合成响应性聚合物和/或研究其他参与不同中枢神经系统疾病的酶。
光敏水凝胶是由聚合物网络制备的，其中包括负责可逆交联反应和光热激发。在辐照时，初始光信号被光变色分子捕获，通过异构化（顺反、开闭）、裂解和二聚的光反应将光辐照转化为化学物质。光响应水凝胶由于其即时驱动机制和准确性，在控制药物传递和自愈水凝胶方面具有巨大的潜力，以更少的侵袭性提供所需的时空控制。然而，光响应水凝胶的局限性包括反应时间慢和功能短毒性基团的存在，这可能阻碍它们的适用性。
Cai等人成功地利用光化学将三维光敏聚（2-甲基丙烯酸羟乙酯）水凝胶支架内表面的粘附蛋白定位。神经干细胞的体外共培养实验显示，光固定胶原显著改善了NSCs在支架中的附着和存活，并表现出同步-生长因子的持续释放。事实上，将水凝胶植入大鼠模型的脊髓组织，可促进神经元的定向再生，并在导管中桥接脊髓残端，成功促进运动功能的恢复。麦金农和同事研究了一种光可降解聚（乙烯糖）水凝胶系统，通过炔叠氮化物反应交联包裹胚胎干细胞来源的运动神经元，并获得一个用户导向的神经网络。
Li等人研究了一种光敏水凝胶（使用近红外光谱）刺激神经中枢系统内生物化合物的释放，结合热和光热特性调节水凝胶，聚吡（热响应分子）纳米颗粒聚-（N-异丙基硅酰胺）（光热响应分子）。这两种成分已经在体外和体内进行了测试，证明是一种有前途的工具，可以释放和调节特定神经递质，如谷氨酸，使它们适合治疗目的。
上述研究突出了光响应可注射水凝胶在中枢神经系统应用中的潜力。另外，聚合物化学需要更多的努力来克服这些系统中潜在有毒物质的存在，以及工程师需要开发适合临床应用的光源。为了达到后一个目标，波长超过800nm的聚焦近红外光源需要，因为NIR光能够穿透生物体。
水凝胶具有固有的各向同性和无序的内部结构，这限制了它们在工程导向的生物组织中的适用性，如神经组织。事实上，细胞对齐是提供适当的组织3D结构和力学性能的再生的一个关键方面，如脊髓。为此，我们引入了不同的策略，通过外加磁场赋予三维结构各向异性。磁性敏感水凝胶具有多种优点，如快速响应、诱人的机械性能和生物相容性，它们可以通过在聚合物基质中嵌入外源性顺磁性或铁磁性添加剂来制备。例如，奥米迪尼亚-阿纳科利等人，开发了一种新型的“异凝胶”，由短磁激发聚（乳酸共乙醇醇）纤维组成，通过高通量静电纺丝/微切割方法预处理，其中神经细胞表现出单向生长，皮肤电活动和钙信号传播。John-son和同事设计了磁响应排列的聚l-乳酸电纺丝纤维支架，以获得用于神经应用的各向异性结构。另外，桑索什等人，在胶原水凝胶中加入磁性纳米颗粒修饰的还原氧化石墨烯。在低磁场凝胶化过程中，磁响应的m-还原氧化石墨烯在胶原水凝胶中排列。