背景和目的:　　脊髓损伤是一种严重的中枢神经系统损伤，损伤后断裂的轴突无法正常传递神经信号，进而导致运动及感觉功能的丢失，难以自行恢复。再生医学生物材料的应用已成为目前脊髓损伤修复中一个重要的研究热点。理想的脊髓损伤修复生物材料需要具备良好的生物相容性、生物降解性及合适的力学性能，具有合适的空间立体结构以有利于神经轴突的定向生长，并且能整合多种促进神经修复的因素实现材料的功能化。而对于成功的生物材料移植来说，机械性能尤其重要，因为移植的生物材料不仅需要在完全地生物降解之前能够引导轴突再生，而且还必须足够牢固以便承受来自脊柱和周围肌肉的挤压力。聚富马酸丙二醇酯（Poly（propylene fumarate），PPF）聚合物是一种光交联或化学交联的高分子聚酯类生物材料，具有较好的生物相容性和生物降解性。PPF材料可被制备成各种形状和尺寸，包括可注射的生物材料或是具有高机械强度的支架，目前PPF已广泛地应用于多种组织器官的损伤修复研究中。胶原蛋白是一种体内广泛存在的细胞外基质，具有良好的生物特性及细胞粘附性能，移植入体内后可完全降解吸收，已经被广泛地用于脊髓损伤修复。　　本课题旨在设计一种具有微通道结构的 PPF 及胶原复合材料，利用 PPF 较强的力学性能赋予材料坚固而稳定的支架轮廓，通过将胶原材料填充覆盖于材料内部及表面促进细胞贴附，进一步引导内源细胞迁移及神经轴突定向生长，在此基础上利用胶原特异结合的神经营养素3（CBD-NT3）与材料特异结合实现生长因子控制释放，促进脊髓损伤后神经再生。本课题制成的复合生物材料在体内形成一个更稳定的空间支撑，并且相比单独的胶原蛋白，拥有更高的机械性能，同时克服了PPF本身细胞贴附性能较差的缺点。这种多通道复合材料同时考虑了材料的相容性、降解性、力学性能、空间结构及生长因子缓释等多种材料特性，为脊髓损伤修复生物材料的研发提供新的思路。　　方法:　　1. 功能化PPF-胶原复合支架的制备　　采用化学合成的方法制备出PPF树脂，再将其放置于准分子激光器中进行照射固化，通过设定参数来制备出特定规格的多通道 PPF 支架，再将片状的 PPF 支架与胶原凝胶复合、冻干，使胶原包被结合在PPF支架上，制备出复合材料支架。　　2. 支架材料的表征　　将制备的PPF支架及胶原材料放置于万能材料试验机的载物台上进行力学测试。将制备的 PPF 支架放置于光学显微镜下进行观察。将制备的 PPF 支架与复合材料支架预先喷涂上金粉后，放置于扫描电镜下进行观察。　　3. CBD-NT3的活性测定　　利用基因工程方法制备具有胶原结合特性的 CBD-NT3。分离大鼠小脑颗粒神经元（CGNs）分别置于CBD-NT3和PBS（对照）的培养板中培养24小时。甲醛固定，CGNs再经过抗体孵育后，培养板置于荧光显微镜下观察分析CGNs的神经轴突生长情况。　　4. 全横断脊髓损伤的模型建立及材料的移植　　取成年雌性SD大鼠40只，进行麻醉，采用椎板切除术暴露胸T9段脊髓，然后用显微剪剪去T9截段长度为1 mm的脊髓组织。将脊髓损伤后的大鼠分为四组（每组10只）：1）control 组（对照组）：只建立全横断脊髓损伤模型；2）PPF 组：脊髓损伤后，将PPF支架移植入脊髓损伤点；3）PPF+C组：脊髓损伤后，在损伤点移植入PPF-胶原复合材料支架；4）PPF+C+NT3组：脊髓损伤后，在损伤点移植入结合了CBD-NT3的PPF-胶原复合材料支架。　　5. 脊髓损伤移植治疗后的功能恢复评价　　在术后12周内，每周对所有大鼠进行一次BBB行为学评分，评定大鼠的后肢运动功能恢复情况。术后第12周，利用电生理仪检测每组大鼠的皮层运动诱发电位（cMEPs）。　　6. 脊髓损伤移植治疗后的组织形态学观察　　术后第 12 周，每只大鼠经心脏灌注固定，取出胸段脊髓组织，固定、脱水后进行肉眼形态观察。肉眼观察后，将脊髓组织包埋、切片，进行免疫荧光染色，于激光共聚焦显微镜下进行观察。　　结果:　　1. 成功制备出PPF支架材料，所制备的PPF支架呈圆柱状，其内部呈现出　　均匀分布的多通道结构，并且多通道结构呈平行对齐均匀地排列。在结合上胶原后，基于PPF的复合支架并未发生明显形变，并且胶原很好地填充在通道内以及贴附在支架表面。　　2. PPF支架在压缩应变为2.68%时的最大压缩应力明显（21.7倍）高于胶原材料在相同压缩应变时的压缩应力。PPF支架的弹性模量也明显高于胶原生物材料的弹性模量。在光镜下观察，PPF 支架内部呈均匀分布的多通道结构，各通道之间的间隔距离相等。在扫描电镜下观察，PPF支架的通道结构呈圆孔状，每个通道直径约为500μm，胶原材料很好地填充在了支架的各个通道中，并且填充的胶原能紧密地贴附在通道的内壁上。　　3. 体外培养的CGNs都表现出了神经突的外生，而在加入了CBD-NT3的培养板中， CGNs神经突外生的长度明显大于在PBS中培养的CGNs神经突外生的长度。　　4. 成功建立了大鼠全横断脊髓损伤模型，并将各种材料移植入了损伤点。　　5. 术后2周到12周，PPF+C+NT3组大鼠的BBB评分表现出最大的提升，且每周的评分都显著高于其他三组。术后第12周，PPF+C+NT3组MEP的潜伏期明显缩短，与对照组相比差异具有统计学意义（P＜0.05）。PPF+C+NT3 组 MEP 的振幅明显大于PPF+C组、PPF组和对照组。　　6. 对照组损伤部位的脊髓组织遭到严重破坏，脊髓损伤后采用移植治疗的 PPF+C组和 PPF+C+NT3 组的脊髓与正常组织有很好的连接和整合，PPF+C+NT3 组的脊髓形态更接近于正常组织。PPF+C+NT3组损伤中心的CS-56、laminin阳性信号的数量明显少于其余三组。损伤区域中各组都出现了Tuj-1阳性神经组织，在PPF+C+NT3组的损伤中心表现出了最多的Tuj-1阳性细胞。PPF+C +NT3组损伤中心的Map2阳性神经元的数量明显大于其他三组。对照组损伤中心NF阳性轴突的数量明显小于其他三个组， PPF+C+NT3组NF阳性轴突的数量明显大于PPF组和PPF+C组。PPF+C+NT3组损伤中心NF阳性的轴突能与5-HT、ChAT、GABA、TH、MAG、Syn共标记。在PPF+C+NT3组NF阳性轴突富集的区域，MAG阳性的髓鞘紧密地包绕在NF阳性轴突上，并与之共定位，轴突末梢及边缘存在多个Syn阳性的突触信号。　　结论:　　1. 成功利用立体平板印刷技术制备出具有平行多通道结构的PPF支架，并构建出PPF支架与胶原材料及CBD-NT3相结合的功能化生物材料；　　2. 结合了CBD-NT3的功能化复合材料支架移植治疗大鼠全横断脊髓损伤后，　　可显著促进大鼠的运动功能恢复以及电生理性能恢复；　　3. 大鼠全横断脊髓损伤后，功能化复合材料支架的移植治疗可减少损伤中心胶质和纤维瘢痕的形成；　　4. 功能化复合材料支架的移植治疗可促进全横断脊髓损伤点新生和成熟神经元的产生和存活，并且可以诱导损伤点的轴突再生；　　5. 功能化复合材料支架的移植治疗可促进全横断脊髓损伤点髓鞘的再生、功能性轴突的再生、再生轴突的髓鞘化以及突触形成。