外周神经损伤(PNI)后会严重影响患者的生活质量，外周神经损伤后机体有一定的再生能力但修复速度很慢且功能恢复不充分，这是外周神经损伤后亟待解决的问题。有效的手术和康复策略以及新技术的开发是我们的研究方向。外周神经损伤后的修复主要从三个方面进行分析。第一是改善轴突的内在生长能力，这个过程涉及信号传递和各种神经调节因子的正负调节。其次是改善损伤修复环境，其中施万细胞和巨噬细胞发挥各自的作用改善抑制性环境。最后是修复后的神经与被支配组织的成功连接。人们一直在尝试开发基于生物材料的治疗外周神经损伤的方法，以再生功能失调的神经组织。石墨烯是目前已知的最薄、最强、最轻的材料，具有良好的导热性和导电性，石墨烯基材料(GBMs)用于神经损伤被认为是一种新兴技术，为外周神经损伤修复带来了希望。

外伤、感染、肿瘤等导致的骨缺损是临床治疗难点,而目前自体或异体骨移植的治疗方法应用受限,使得骨缺损临床疗效不佳,寻找新的治疗方法迫在眉睫.氧化石墨烯是一种导电性能良好、高比表面积、力学性能优异、材料稳定,以及具有良好生物相容性和低毒性的新型材料,将其与天然材料如明胶、丝素蛋白、胶原蛋白等或者人工合成材料如聚乳酸、聚醚醚酮、生物玻璃等结合形成性能独特的骨缺损修复材料,将会为骨缺损患者带来福音.

人工神经导管(nerve guidance conduits,NGCs)作为一种合成的神经移植物,为神经再生提供结构与营养支持.理想的神经导管对生物相容性、机械强度、拓扑结构和导电性等均有较高要求,因此需对神经导管的设计不断改进并建立更完善的周围神经再生策略,以期满足临床需求.虽然 NGCs 在周围神经损伤的治疗中已经取得一定进展,但其对长距离神经离断伤的结构与功能修复仍不理想.本文分别从原材料选择、结构设计、治疗因子搭载及自供电元件集成 4 个方面对神经导管的设计进行综述,归纳总结 NGCs 在周围神经损伤治疗中的研究进展,以期推动 NGCs的迭代更新与临床转化.

背景:骨具有生物电效应,然而骨缺损的发生会导致骨骼内源性生物电的缺失.具有生物电效应的骨组织工程支架植入骨缺损处会补足缺失的电信号,加速骨缺损的修复.目的:文章介绍了骨组织的生物电效应,阐述了电刺激对骨缺损的修复作用,总结了生物电效应应用于骨组织工程的研究进展,以期为骨组织工程的研究提供新的思路.方法:以"bioelectrical effect,bioelectrical materials,electrical stimulation,bone tissue engineering,bone scaffold,bone defect,bone repair,osteogenesis"为英文检索词,以"生物电效应,生物电支架,电刺激,骨组织工程,骨支架,骨缺损,骨修复,骨再生"为中文检索词,在中国知网、万方、PubMed、Web of Science和ScienceDirect数据库检索与生物电效应骨组织工程支架相关的文献,最终纳入87篇进行系统归纳、总结和分析.结果与结论:①生物电效应结合体外电刺激设计骨组织工程支架是一种理想可行的方法,主要涉及的材料包括金属材料、石墨烯材料、天然生物衍生材料以及人工合成生物材料;目前运用最广泛的导电材料是石墨烯材料,得益于自身的超强导电性能、大比表面积、同细胞及骨骼的良好生物相容性以及优异的力学性能.②石墨烯材料主要是作为修饰材料引入支架以增强整体支架的电导率,同时其大表面积和丰富的官能团能够促进生物活性物质的装载和释放.③然而生物电效应的骨组织工程支架尚存一些重大挑战需要克服:满足导电性能的同时还需考虑支架的综合性能;缺乏统一、标准化的生物电效应骨组织工程支架的制备方式;体外电刺激干预系统尚不够成熟;缺乏个体化指导支架的选择以实现针对不同病理情况的患者选择并设计最适宜的支架.④研究者们在设计导电支架时,要深入考虑支架的综合效应,譬如生物相容性、力学性能以及生物降解性能等,而此种综合性能可以通过多种材料的复合来实现.⑤除此之外,临床转化应该是导电支架设计的最终考量,在评估出电刺激作用于人体且有利于骨缺损修复的安全电流阈值的基础之上,设计动物实验以及基础实验,然后应用于临床,从而在未来实现生物电效应骨组织工程支架应用于临床的终极目标.

背景:导电生物材料被认为是传输心肌修复电信号的潜在候选者,将基于细胞或无细胞的策略与导电生物材料相结合以补充心肌细胞和/或恢复电信号通路,成为一种有前途的心脏修复方法.目的:评估聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶对心肌缺血-再灌注损伤大鼠心功能的改善作用.方法:采用化学氧化聚合法制备聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶,表征水凝胶的微观形貌、生物相容性与导电性.取30只成年SD大鼠,利用夹闭心脏左前降支后再松解的方法建立心肌缺血-再灌注损伤模型,造模21 d后,采用随机数字表法将大鼠分为3组:空白组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射生理盐水,普通水凝胶组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射壳聚糖水凝胶,导电水凝胶组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶,每组10只.设置造模后对应的时间点,分别进行心脏机械功能(超声心动图、压力-体积分析)、心脏电生理(心电图、程序性电刺激、光学映射技术、微电极阵列技术评估、八导联心电图、瘢痕区电阻率)及心脏组织学检测.结果与结论:①导电复合水凝胶表面存在大量孔隙,导电率为(3.19±0.03)×10-3 mS/cm,与平滑肌细胞共培养具有良好的生物相容性.②造模后105 d的超声心动图与压力-体积分析检测显示,与空白组、普通水凝胶组比较,导电复合水凝胶可明显改善心肌缺血-再灌注损伤大鼠心脏的收缩功能.造模后105 d的心电图、程序性电刺激、光学映射技术、微电极阵列技术评估、八导联心电图、瘢痕区电阻率检查结果显示,与空白组、普通水凝胶组比较,导电复合水凝胶可明显改善心肌缺血-再灌注损伤大鼠心脏的电传导功能,降低心律失常的发生.造模后105 d的心脏组织Masson染色显示,3组大鼠心肌梗死区均出现不同程度的纤维化,与生理盐水组和普通水凝胶组相比,导电水凝胶组梗死区正常心肌组织较多、纤维化程度较小.③结果表明,聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶可能通过提高梗死瘢痕区组织电传导速度、增加瘢痕厚度、增强心脏同步收缩、减少受损组织来促进缺血-再灌注损伤后梗死心肌的修复.

目的 探讨可注射导电水凝胶聚吡咯-壳聚糖(Polypyrrole-Chitosan,PPY-CHI)对慢性心肌梗死后心脏功能长期改善的有效性及机制.方法 通过将聚吡咯嫁接到壳聚糖(Chitosan,CHI)骨架上,合成导电复合物PPY-CHI.在体内,采用大鼠慢性心肌梗死模型,将梗后SD雌性大鼠随机分为3组(PPY-CHI、CHI及Saline组,n = 5).4周后,分别在心肌梗死区及周边植入PPY-CHI.用超声、马松染色、免疫荧光和心肌电阻率评估心功能长期改善情况.结果 移植生物材料22周后,体内评估发现,与注射CHI和Saline相比,心肌内注射PPY-CHI具有更低的组织电阻,毛细血管密度大大增加,瘢痕区心室壁厚度显著增加,LVFS较梗后增加(10.6±0.55)%.结论 心肌内注射PPY-CHI促进血管生成,降低瘢痕区组织电阻和抑制心室重塑,加强慢性心肌梗死后心功能的恢复.

中枢神经损伤的修复是当今社会的一大难题.随着纳米技术的发展,逐渐出现一些能产生导电性的生物材料如碳纳米管和石墨烯等,它们在一定程度上能促进神经的功能性恢复,但其本身对机体也有一定的毒性,甚至有时引起神经细胞凋亡.神经损伤过程往往出现神经轴突的断裂,断裂的神经轴突无法与次级神经元发生突触连接,导致神经的修复再生障碍.神经轴突导向因子netrin-1是神经发育过程中的重要分泌蛋白,可定向牵引神经轴突的生长和迁移,导致突触形成,从而促进神经损伤的修复但是它在纳米材料修复神经损伤中的分子调节机制尚不明确.本文综述了netrin-1在纳米材料促进神经再生中的作用 它对神经元的轴突导向生长和神经迁移具有促进作用,抑制纳米材料造成的神经损伤和凋亡,为其应用于纳米材料修复神经损伤且诱导神经再生提供重要理论依据.

背景:有研究证实在电刺激条件下,聚苯胺/聚乳酸复合支架可促进神经干细胞突起的生长.目的:制备电活性聚苯胺/聚乳酸支架,观察其与大鼠嗅鞘细胞的生物相容性.方法:采用乳液聚合的方法制备聚苯胺/聚乳酸膜,电镜下观察其形态,测定其电导率.将SD乳鼠嗅鞘细胞分别接种于聚苯胺/聚乳酸膜上(实验组)与多聚赖氨酸包被的玻片上(对照组),进行细胞增殖、细胞黏附率测定及免疫荧光抗体标记观察.结果与结论:①扫描电镜下,聚苯胺/聚乳酸膜表面平整、均匀,可见为细小纤维形成的网格状结构,其电导率为1.5×10-5 S/cm;②培养1,3,5,7 d,实验组的细胞相对增殖率均在90%以上,细胞毒性为Ⅰ级;③培养7 d后,实验组细胞吸附率高于对照组(P<0.05);④培养7 d后免疫荧光检测显示,对照组S-100阳性细胞的数量及胞体面积与实验组无明显性差异(P>0.05),对照组S-100阳性细胞周长明显小于实验组(P<0.05);⑤结果表明,制备的聚苯胺/聚乳酸膜与嗅鞘细胞具有良好的生物相容性.

背景:支架材料是组织工程中的关键因素,通过支架使种子细胞在上面黏附并通过一定的手段诱导种子细胞增殖分化成特定的细胞,从而促进组织的损伤修复.目的:对近几年不同支架材料包括天然材料、生物可降解材料和复合材料的优势和劣势及在组织工程中的应用进行综述,重点介绍石墨烯复合支架在组织工程中的应用.方法:以“组织工程,韧带,支架材料,天然材料,生物可降解材料,复合材料,研究进展,Tissue engineering;Ligament,Scaffold material,Biodegradable material,Composite materials,Progress in research”为关键词,检索CNKI、PubMed、Elsevier ScienceDirect、Engineering Village、Web of Science等数据库1990至2018年发表的文献,将所有文章进行初筛后,对保留的文献进一步的归纳和总结.结果与结论:目前组织工程中常用的支架材料有天然材料、生物可降解材料和复合材料,这些材料目前在骨、软骨、韧带、皮肤等组织工程方面有了广泛应用.大多数天然材料无毒,生物相容性、细胞亲和性较好,可被完全吸收,但缺点是机械强度较差.生物可降解材料具有良好的可降解性、组织相容性、生物相容性、无细胞毒性等优点,缺点是疏水性强、细胞黏附能力差.石墨烯具有良好的稳定性、导电性、导热性、机械强度,但单纯石墨烯质地较薄,很难塑形,且其生物相容性和水溶性较差.复合材料结合了单一材料的特点,并且将各自的特点整合,使其功能更加全面,因而复合支架材料成为当前组织工程研究的重点.

背景:近年来心肌组织工程快速崛起, 通过应用外源性生物材料模拟细胞外基质, 使受损的心肌细胞得到有效修复或重建, 在治疗心肌梗死等缺血性心脏病方面具有很大的潜在价值.目的:综述心肌支架材料在心肌梗死治疗应用中的研究进展.方法:应用计算机检索NCBI数据库和万方数据2008至2018年发表的相关文献, 检索关键词为"心肌支架材料, 心肌梗死;Myocardial scaffold materials, myocardial infarction".结果与结论:目前常用的心肌支架材料主要有天然生物材料 (包括胶原/Matrigel、纤维蛋白、壳聚糖、透明质酸、海藻盐酸等) 、人工合成材料 (聚酯类人工合成材料与纳米材料) 及复合支架材料.由于心脏环境和心脏功能的复杂性, 支架材料的选择应充分考虑到生物相容性、免疫原性、导电性、降解率、对缺血缺氧易感性等各方面因素, 尽管目前许多支架设计开始满足所提出的诸多要求, 但应用于临床仍然存在着各种各样的问题, 相信随着研究者的进一步深入及应用工具的进一步发展, 人们可期待能够创造出接近原生组织生理机能的心肌支架, 使心脏功能得到更理想的恢复.