综述：智能响应材料革新神经再生：当前见解与未来展望

这篇综述系统总结了智能响应材料（SRM）在神经再生领域的前沿进展，重点探讨了温度、磁、电、机械力和光等外源刺激，以及pH、ROS等内源信号响应机制。文章深入解析了SRM在周围神经损伤（PNI）、脊髓损伤（SCI）和创伤性脑损伤（TBI）中的应用策略，提出了结合人工智能（AI）的未来发展方向，为组织工程提供了创新性参考。

　　

引言

神经系统作为生物体最复杂的调控系统，其再生过程涉及多学科交叉。传统修复手段如手术缝合和细胞移植存在局限性，而基于组织工程（TE）的智能响应材料（SRM）通过动态响应微环境信号，为神经再生提供了新思路。

智能响应材料的概念与分类

SRM能够感知内/外源刺激并产生功能性变化，例如：

• 外源信号：温度（如PNIPAM的LCST特性）、磁场（Fe₃
  O₄
  纳米颗粒）、电刺激（导电聚合物PEDOT）、机械力（压电材料PVDF）和光（光热材料PDA）。
• 内源信号：pH响应（壳聚糖水凝胶）、酶解（基质金属蛋白酶MMP）和ROS清除（聚丙烯硫醚PPS120）。

外源刺激响应材料

温度响应材料

LCST型聚合物（如PNIPAM）在临界温度以上发生相变，可用于药物控释。例如，负载神经生长因子（NGF）的肝素-泊洛沙姆（HP）水凝胶在37°C释放NGF，促进脊髓再生。

磁响应材料

超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）通过磁场靶向递送干细胞，如脂肪间充质干细胞（AdMSC）被招募至坐骨神经损伤部位，显著改善神经传导功能。

电响应材料

导电碳纳米管（CNT）支架联合电刺激（ES）激活ERK信号通路，促进神经元分化。聚吡咯（PPy）神经导管兼具导电性和机械强度，可抑制瘢痕形成。

机械力响应材料

压电材料PVDF-TrFE通过应力产生电信号，诱导雪旺细胞（SCs）分泌神经营养因子。超声触发微泡破裂释放药物，同时激活TRPV1离子通道促进Ca²⁺
内流。

光响应材料

聚多巴胺（PDA）纳米颗粒通过近红外（NIR）光热效应调控神经元活性；石墨相氮化碳（g-C₃
N₄
）在红光下产生光电信号，加速轴突生长。

内源信号响应材料

酸性微环境触发pH敏感水凝胶（如Schiff碱键合支架）释放IL-4质粒，促进M2型巨噬细胞极化。ROS响应材料（如TM/PC水凝胶）通过清除自由基减轻继发性脑损伤。

多重响应系统与AI整合

复合材料如Fe₃
O₄
/BaTiO₃
螺旋微马达结合磁-电协同刺激，精准诱导神经分化。人工智能（AI）通过深度学习优化SRM设计，例如预测药物释放动力学。

挑战与展望

当前SRM面临临床转化瓶颈，包括个体化差异（如磁场穿透深度）、长期稳定性及规模化生产问题。未来需结合多模态成像和类人体模型验证，推动精准医疗应用。

（注：全文严格依据原文缩略语及符号规范，未添加非文献支持内容。）