400-966-9516
0755-86111281
脊髓损伤（spinal cord injury, SCI）是对脊髓造成的暂时性或永久性的功能性损伤，常见的症状包括肌肉、感觉或自主神经功能的丧失。
▲论文图
01首先，研究团队设计并制作了水凝胶
▲Fig. 1.1
02抗炎药物与生长因子释放曲线的优化
为了改善SCI急性期产生的炎症，研究人员将抗炎药物MPSS包埋进纳米颗粒（NPs）中，将药物释放时间延长至几天，保证抗炎药物在急性期内发挥最大功效。结果显示，传统没有纳米颗粒材料搭载的情况下，MPSS释放时间约为2天；而有纳米颗粒材料搭载的MPSS释放时间长达4-7天，可覆盖SCI急性期。
▲Fig. 1.2
03仅使用生长因子的水凝胶不足以完全防止空腔和瘢痕边界形成
生长因子如BDNF，可显著提高SCI后神经元的存活率，研究团队进一步探究了水凝胶仅缓释生长因子是否会优化神经元/组织的保护效果。首先，使用RWD 68099II 打击器，对大鼠T10节段采用打击速度2m/s，雷大大2 mm，停留时间为5 s的打击方案来模拟临床SCI 。SCI损伤后的大鼠BBB评分为 0 到 2，说明几乎无轴突存活。
▲Fig. 2
04搭载抗炎药的水凝胶几乎可以完全防止空腔形成，但无法抑制瘢痕的形成
▲Fig. 3 05水凝胶协同释放生长因子和抗炎药物，促进神经再生 ▲Fig. 4 06MPG-HD 治疗通过 ECM 重塑促进神经再生 研究团队进一步探究了MPG-HD防止空腔/瘢痕边界形成并促进神经再生的机制。 横向脊髓切片的 GFAP 和纤连蛋白 (FN) 染色表明，PBS对照组动物中形成的空腔大部分被 FN+ 基质填充。MP-HD 和 MPG-HD组的脊髓中的 Iba1 和 CD68 免疫反应强度显著降低至与完整组织相当的水平，表明 MP-HD 和 MPG-HD 成功将炎症诱导的神经毒性调节至正常水平。仅在 MP-HD 或 MPG-HD 治疗后在损伤中心区域观察到更多的神经元和髓鞘，表明 MP-HD 和 MPG-HD 治疗后防止了轴突切断的脊髓神经元和少突胶质细胞的死亡。在MPG-HD 组中神经元、成纤维细胞、少突胶质细胞和内皮细胞的比例有所增加，表明 MPG-HD 有助于组织保护和 ECM 形成；另一方面，炎症相关细胞的比例有所减少，表明 MPSS 的释放可以抑制 SCI 后的神经炎症；同时，负责在受伤和完整组织之间形成屏障的小胶质细胞的比例呈下降趋势。 Fig. 5 07水凝胶通过治疗幸存轴突而非再生轴突来促进功能恢复 在功能和行为方面，第5 周时，G-HD 组大鼠可见明显的踝关节运动，并在注射9 周后达到功能平台。MP-HD 组7周后大鼠可见足底踏地和负重步行，表明 MP-HD 治疗具有防止空腔形成和保护备用幸存组织/轴突的能力。然而，与 MP-HD相比，MPG-HD 治疗未能进一步改善功能恢复，表明 MPG-HD 治疗诱导的再生轴突不能自发发挥功能。 08残留的轴突支配损伤部位下方的脊髓并介导功能恢复 为了确认残余的轴突重新支配了损伤部位下方的脊髓神经回路，使用肌电图 (EMG)评估从中枢神经元到外周神经元的连接。将刺激电极放置在后肢运动控制区的皮质上，并监测踝屈肌的EMG活动，发现仅在 MPG-HD 组的动物中观察到踝屈肌的EMG 活动，但幅度小于未损伤动物的幅度。为了进一步确认功能恢复是否依赖于残留的神经元回路，研究人员将脊髓损伤部位重复横断，一周后后肢功能改善完全消失，该结果表明，功能恢复是由剩余的轴突依赖性神经元回路介导的。 在本研究中，再生轴突不能穿过病变部位到达运动功能束。理想情况下，具有精确线性阵列的自组装支架可以帮助轴突经由脊髓病变部位向适当的目标区域再生，但是目前还没有这种技术。在未来的研究中，原位 3D 打印技术可能能够在脊髓病变上创建精确、高保真的线性阵列。即使损伤的轴突可以在病变处生长，它们可能仍然难以触及靶点，并且它们可能需要依赖于使用可塑性来形成中继电路并整合到功能网络中。 祥宝68099II精密打击器是一款用于颅脑和脊髓损伤造模的仪器，采用气动-电动控制，可精准调节打击速度、打击雷大大以及停留时间，实现精准打击。 祥宝68099II精密打击器 👆点击图片链接👆 即可申请免费试用
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