上海市第六人民醫(yī)院歐陽元明揭示機械-電轉(zhuǎn)換模型在難治性神經(jīng)損傷中的應(yīng)用

周圍神經(jīng)損傷后，免疫細胞（中性粒細胞）過度釋放的“蜘蛛網(wǎng)”（NETs）會束縛神經(jīng)并加劇炎癥，阻礙修復(fù)。傳統(tǒng)藥物難以精準(zhǔn)清除這些微觀障礙。

基于此，上海市第六人民醫(yī)院歐陽元明教授&錢運教授&東華大學(xué)黃晨教授研究團隊在Bioactive Materials雜志發(fā)表了“Mechanical-cellular electrical conversion model reshapes the immune microenvironment of peripheral nerve by modulating neutrophil extracellular traps”揭示了機械-細胞電轉(zhuǎn)換模型通過調(diào)節(jié)中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)重塑周圍神經(jīng)免疫微環(huán)境。

本文報道了一種基于壓電和導(dǎo)電材料的自供電免疫活性支架。這種原位電刺激技術(shù)能夠調(diào)節(jié)受損神經(jīng)組織中持續(xù)存在的高水平炎癥細胞因子浸潤，調(diào)控異常的中性粒細胞活性并促進快速血管化。通過改善免疫平衡和促進血管生成，該電活性支架避免了PNI后的生長抑制，并有力地促進了神經(jīng)再生。因此，這種壓電模型代表了一種有效的PNI免疫治療工具。

圖一 受損神經(jīng)中中性粒細胞浸潤增加

周圍神經(jīng)受損后，生物電信號會立即中斷，而免疫系統(tǒng)則會實時做出劇烈反應(yīng)。

為了探究急性神經(jīng)損傷后早期免疫反應(yīng)的影響，作者建立了周圍神經(jīng)橫斷模型，并在無任何干預(yù)的情況下進行了初步實驗。根據(jù)既往研究，大鼠體內(nèi)的中性粒細胞是最早到達損傷部位的免疫細胞，通常在傷后6至8小時內(nèi)抵達，并在約12小時達到峰值。經(jīng)過1至2天后，中性粒細胞完成歸巢反應(yīng)，隨后其數(shù)量穩(wěn)步下降至低水平。

因此，在傷后12小時這一時間點分析損傷神經(jīng)與正常神經(jīng)的炎癥程度及細胞狀態(tài)。

圖二 材料的制備與性能分析

研究首先證實，神經(jīng)斷裂早期聚集的中性粒細胞會釋放大量“蜘蛛網(wǎng)”（NETs），毒害修復(fù)細胞并引發(fā)嚴(yán)重炎癥，阻礙神經(jīng)再生；

為此，作者創(chuàng)新利用靜電紡絲技術(shù)，將壓電材料（P(VDF-TrFE)）與氧化石墨烯結(jié)合，制備出三種納米纖維神經(jīng)導(dǎo)管。實驗顯示，摻入10%壓電材料的支架不僅力學(xué)性能最優(yōu)，更能將微小的機械形變（如肌肉運動）高效轉(zhuǎn)化為顯著微電流；這種“機械-電”轉(zhuǎn)換成功觸發(fā)了中性粒細胞內(nèi)的鈣離子內(nèi)流，證明該智能支架能通過物理電信號精準(zhǔn)調(diào)控免疫細胞活性，為通過“無藥”方式清除炎癥障礙、重塑神經(jīng)再生微環(huán)境提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖三 生物安全驗證與壓電促再生效能評估

為確保神經(jīng)植入物的安全性，作者將導(dǎo)管植入大鼠體內(nèi)長達三個月，全面監(jiān)測發(fā)現(xiàn)心、肝、脾、肺、腎等關(guān)鍵器官無病理損傷，血液生化及血常規(guī)指標(biāo)均正常，確證了該材料具有優(yōu)異的生物安全性。

在此基礎(chǔ)上，體內(nèi)修復(fù)實驗顯示：接受10%壓電導(dǎo)管（10%PrP）治療的大鼠，其運動功能恢復(fù)（足跡分析，）、神經(jīng)傳導(dǎo)速度及肌肉力量均達到與“金標(biāo)準(zhǔn)”自體神經(jīng)移植相當(dāng)?shù)乃健＝M織學(xué)染色與電鏡觀察進一步揭示，該導(dǎo)管產(chǎn)生的微電流顯著促進了髓鞘再生和軸突生長，有效逆轉(zhuǎn)了肌肉萎縮。

綜上所述，這種特制的壓電神經(jīng)導(dǎo)管不僅安全無毒，更能通過物理電刺激高效驅(qū)動周圍神經(jīng)的功能性再生，展現(xiàn)出巨大的臨床應(yīng)用潛力。

總結(jié)

本研究證實，PrP壓電神經(jīng)導(dǎo)管能通過“機械 - 電”轉(zhuǎn)換特異性抑制中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)的形成，有效清除神經(jīng)再生微環(huán)境中的關(guān)鍵障礙。憑借優(yōu)異的生物安全性與媲美自體移植的修復(fù)效能，該策略成功實現(xiàn)了從“被動等待”到“主動調(diào)控”免疫微環(huán)境的范式轉(zhuǎn)變，為周圍神經(jīng)損傷的無藥治療提供了極具轉(zhuǎn)化前景的創(chuàng)新方案。

文章來源：

DOI: 10.22541/au.171468403.30844874/v1

欣軟產(chǎn)品應(yīng)用

歡迎轉(zhuǎn)發(fā)分享