PEGDA-GelMA 支架的双重特性：良好的长期脑部生物相容性，但脑再生潜力有限

《Stem Cell Research & Therapy》：Dual properties of PEGDA-GelMA scaffold: good long-term cerebral biocompatibility but limited potential for brain regeneration

　　

摘要

背景

急性脑损伤构成了重大的临床挑战，因为当前的治疗策略不足以促进组织再生或完全恢复失去的神经功能。在此背景下，生物材料在促进组织修复方面显示出潜力。

方法

本研究引入了一种创新策略，涉及使用 3D 数字光处理 (DLP) 打印由聚乙二醇二丙烯酸酯 (PEGDA) 和甲基丙烯酰明胶 (GelMA) 组成的可降解支架。该神经植入物结合了 PEGDA 的机械稳定性和明胶的生物活性与生物相容性，形成了一种多孔的导向结构。该支架被植入通过丙二酸酯注射损伤的大鼠大脑中。

结果

DLP 技术使得能够创建量身定制于皮层解剖结构的复杂支架架构。损伤后 1 个月、3 个月和 6 个月使用行为学检测以及 MRI 和 fMRI 进行的纵向随访显示，体内安全性概况良好，病灶周围及对侧的功能性 MR 激活，并在 6 个月时受损前肢的握力有改善趋势 (p = 0.057)。MRI 提供了高质量的图像，揭示了支架在体内的精细架构，并显示没有重大降解。对微小样本的组织学分析证实了慢性生物相容性，具有完全由存活内源性细胞定植，包括在 6 个月时持续存在的稳定血管网络；高密度的神经祖细胞 (Sox2?, Dcx? 和 beta-III 微管蛋白?)；以及成熟的少突胶质细胞 (Osp?)。然而，没有证据表明存在成熟的功能性神经元或 GFAP?星形胶质细胞。

结论

PEGDA–GelMA 支架在大脑中显示出长期生物相容性，但功能再生潜力有限。尽管如此，它可能有助于改善功能性运动结果。这种潜在的改善无法通过神经元或星形胶质细胞的吸引来解释。作为一种无细胞植入物，PEGDA–GelMA 充当健康脑组织和受损脑组织之间的结构桥梁，吸引内源性细胞并稳定损伤部位，这可能增强脑可塑性机制。这些发现为开发针对中枢神经系统损伤的再生性、脑兼容结构平台提供了无细胞基础。

图文摘要