【摘 要】
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脑缺血及其继发的脑缺血-再灌注（ischemia-reperfusion,I/R）损伤常导致神经元损伤并严重致残。研究发现神经干细胞（neural stem cells,NSCs）移植能有利于损伤脑组织的功能恢复,可能的机制包括细胞分化、细胞替换、免疫调节、神经网络重建和营养因子释放等。但由于脑损伤后脑组织内部微环境变化,直接进行NSCs移植细胞存活率低且向神经元分化效率低。本研究以甲基丙烯醇明胶
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（81874032、82072528）； 国家自然科学基金青年项目（82002380）； 广东省自然科学基金面上项目（2022A1515012460）；
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脑缺血及其继发的脑缺血-再灌注（ischemia-reperfusion,I/R）损伤常导致神经元损伤并严重致残。研究发现神经干细胞（neural stem cells,NSCs）移植能有利于损伤脑组织的功能恢复,可能的机制包括细胞分化、细胞替换、免疫调节、神经网络重建和营养因子释放等。但由于脑损伤后脑组织内部微环境变化,直接进行NSCs移植细胞存活率低且向神经元分化效率低。本研究以甲基丙烯醇明胶（GelMA）和聚（3,4-乙烯二氧噻吩）:聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）为基础,制备了一种用于负载NSCs移植治疗脑I/R损伤的导电水凝胶复合材料。首先我们将 NSCs与 GelMA/PEDOT:PSS 导电水凝胶 3D共培养,发现在GelMA/PEDOT:PSS100这个浓度的导电水凝胶既有良好的导电性,又能促进神经干细胞分化及增殖,在共培养7天后检测NSCs的基因水平,发现在GelMA/PEDOT:PSS 100中的神经干细胞表达更高的神经元和神经胶质细胞的转录水平。进一步研究发现,神经干细胞封装在导电GelMA/PEDOT:PSS100水凝胶中与氧糖剥夺/复氧（oxygen-glucose deprivation/reperfusion,OGD/R）损伤后神经元在Transwell培养体系中共培养,通过Hochest/PI实验发现更好的保护受损神经元减少凋亡。我们在体内进一步的验证,根据小动物活体发现GelMA/PEDOT:PSS100水凝胶在体内比单纯的GelMA水凝胶在皮下更容易代谢,我们也证实移植7天后GelMA/PEDOT:PSS100水凝胶内PKH26标记的神经干细胞存活率明显高于单纯的GelMA水凝胶。我们在正常脑组织中分别注射入PBS、GeLMA和GelMA/PEDOT:PSS发现导电水凝胶脑生物相容性好,不会引起更多的炎症反应;当将导电水凝胶负载了神经干细胞移植入大脑中动脉缺血再灌注（middle cerebral artery occlusion,MCAO）动物模型中,我们对星形胶质细胞（GFAP）和小胶质细胞（iba1）进行免疫荧光染色,发现GelMA/PEDOT:PSS100导电水凝胶负载NSCs比单纯的移植NSCs更能减轻脑梗死组织的星形胶质细胞和小胶质细胞的反应性增生;通过对神经元（NeuN）的免疫荧光染色,发现负载NSCs的GelMA/PEDOT:PSS100水凝胶能减轻脑I/R损伤后的神经元的丢失。通过本次实验研究,我们创新的在体外将.GelMA/PEDOT:PSS/NSCs凝胶复合物与OGD/R损伤后的神经元共培养,观察了导电水凝胶负载NSCs对OGD/R损伤后神经元的保护作用;同时将GelMA/PEDOT:PSS水凝胶负载NSCs应用在脑I/R损伤动物模型中,发现了GelMA/PEDOT:PSS水凝胶对NSCs移植后神经元保护和抗炎的协同作用,这对于拓展导电水凝胶在中枢神经系统疾病中的应用具有极大的意义,显示了GelMA/PEDOT:PSS水凝胶作为NSCs移植的生态位具有较好的应用前景,且其导电性能为今后的电信号调控体内神经细胞生长发育提供了研究基础。
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