《Biomimetics》：Host Response Impairs Tissue Integration of a Fibrin Hydrogel Scaffold Containing Poly(ε-caprolactone) Nanofibers for Peripheral Nerve Repair
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用于大段周围神经缺损修复的生物工程导管开发仍具挑战。研究人员在此引入一种仿生纤维蛋白水凝胶支架，其含有堆叠排列的取向聚(ε-己内酯)(PCL)纳米纤维阵列，以模拟横断损伤中天然形成的纤维蛋白索；并进一步评估将施万细胞(SCs)封装入该纤维蛋白水凝胶的附加方案。
用于大段周围神经缺损修复的生物工程导管开发仍具挑战。研究人员在此引入一种仿生纤维蛋白水凝胶支架，其含有堆叠排列的取向聚(ε-己内酯)(PCL)纳米纤维阵列，以模拟横断损伤中天然形成的纤维蛋白索；并进一步评估将施万细胞(SCs)封装入该纤维蛋白水凝胶的附加方案。在15 mm大鼠坐骨神经切除模型中，于12周期内检验神经再生，将所制支架与自体神经移植(AG)、胶原空心管(HT)及单纯损伤对照(LO)进行比较。功能与形态计量分析显示，AG支持最强再生，其后为SC接种的纤维蛋白-纳米纤维支架与空心管。出乎预期的是，在两种纤维蛋白-纳米纤维支架中，围绕持续存在的PCL纳米纤维均形成了缺乏SC与再生轴突的富巨噬细胞核心。该核心使未接种SC的纤维蛋白-纳米纤维支架再生潜力受损至其功能再生与LO对照组相当。尽管支架设计旨在紧密模拟并支持神经横断后的天然再生微环境，结果揭示此类理论考量未必能转化为实践。
论文《Host Response Impairs Tissue Integration of a Fibrin Hydrogel Scaffold Containing Poly(ε-caprolactone) Nanofibers for Peripheral Nerve Repair》发表于《Biomimetics》。该研究背景在于：创伤性周围神经损伤(PNI)常造成长期功能障碍，临床金标准为自体神经移植(AG)，但供区并发症与疗效不满促使生物工程神经引导导管发展；简单胶原或可降解聚合物空心管(HT)在短间隙可行，却在临界尺寸缺损（人>30 mm、大鼠>10 mm）中因难以形成稳定纤维蛋白索而表现不佳。为模拟横断后天然纤维蛋白索并提供地形学导向，研究人员构建胶原Ⅰ/Ⅲ预制HT，内填含堆叠取向聚(ε-己内酯)(PCL)纳米纤维的纤维蛋白水凝胶，并设施万细胞(SC)接种组(SC-FF)与未接种组(FF)。
主要关键技术方法包括：电纺制备取向PCL纳米纤维阵列；从同源雌性Lewis大鼠坐骨神经分离并纯化SC；将纳米纤维-纤维蛋白水凝胶装入胶原HT形成支架；采用15 mm大鼠坐骨神经切除模型，分组为LO、AG、HT、FF、SC-FF；以抓力与静态坐骨神经指数(SSI)评估运动功能，逆行示踪标记脊髓前角运动神经元与背根神经节(DRG)感觉神经元，联合苏木精/伊红(HE)与免疫荧光(IF)及偏振光显微分析组织整合与细胞组成。
研究结果如下。表征部分：扫描电镜显示PCL纳米纤维与纤维蛋白原纤维难分，力学测试见纳米纤维使水凝胶弹性模量由0.21±0.05 kPa升至0.69±0.09 kPa。功能分析与逆行示踪：AG抓力恢复最佳，SC-FF次之，HT再次，FF与LO无恢复；SSI各组均显著低于术前但组间终末差异不显著；肌肉萎缩以AG最轻；逆行示踪示AG标记运动与感觉神经元最多，SC-FF与HT递减，FF几乎无感觉标记、无运动标记。大体检查：AG近似正常神经，HT/FF/SC-FF均形成变径组织索，胶原管完全降解，中段横截面积以AG与正常对照最大。组织学表征：AG有大量SC(S100β+)与轴突(βⅢ-微管蛋白/TUBB3+)，HT呈小束(mini-fascicle)样；FF与SC-FF中段出现无SC/轴突的富细胞核心，周围Mini-fascicle数量SC-FF多于FF；TUBB3像素定量AG≈对照>SC-FF>HT>FF。葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)标示神经周围细胞(PNC)：HT与SC-FF的GLUT1信号高于FF，SC-FF小束面积最大。血管方面：AG及远近段血管GLUT1+，植入中段HT/FF/SC-FF血管少且GLUT1弱，核心区近乎无血管。巨噬细胞标记离子钙结合适配分子1(IBA1)与分化簇68(CD68)显示核心主要由IBA1强阳、部分CD68+巨噬细胞构成；脯氨酰-4-羟化酶β(P4Hβ)+成纤维样细胞混杂，平滑肌肌动蛋白(SMA)仅见于核心周血管。偏振光HE见12周时双折射PCL纳米纤维仍深埋核心，未见典型异物巨细胞(FBGC)成团，FBGC却出现于缝线旁。2周材料学见FF中纤维蛋白保存较好、细胞少，SC-FF中纤维蛋白降解、PCL纤维向中心聚集且细胞密度高。
讨论部分总结：支架设计理论上可支持内源性纤维蛋白索与地形导向，但体内PCL纳米纤维降解不同步引发非促再生宿主反应；异源纤维蛋白凝胶在转氨基己酸处理下存留较久，SC分泌纤溶物加速凝胶降解使PCL纤维聚集成核；PCL（非医用级）持久存在招致IBA1/CD68巨噬细胞富集，形成无SC、轴突、血管的“死腔”，虽未达成熟异物肉芽肿，但干扰神经桥血管化与mini-fascicle形成；SC接种通过即时递送修复表型SC部分抵消核心害处，改善GLUT1+ PNC包裹与小束生长，然未及AG。作者据此主张未来神经导管应使各组分降解动力学匹配，并重新评估非降解材料在神经修复中的巨噬响应特征。
结论部分翻译：在先前研究中，研究人员证明嵌入纤维蛋白水凝胶的取向PCL纳米纤维可在体外提供有效地形学导向；本研究则表明，该体系以当前形式体内应用时，受富巨噬细胞宿主反应限制，该反应与PNI后再生过程竞争。将SC预接种入纤维蛋白水凝胶可部分克服上述限制，相较未接种支架表现更优，但仍未达AG水平再生。此外，结果强调同一支架中不同材料的体内降解行为须与其预期用途良好匹配。基于Klopfleisch所述可降解与不可降解材料的理想巨噬响应，研究人员倡导在神经组织修复中评估非降解材料。
