由于意外事故、自然灾害、恶性疾病,导致我国每年新增大量外周神经损伤患者。如果未能及时进行有效的神经修复和康复治疗,将影响患者运动和感觉功能,甚至导致其生活和工作能力丧失。外周神经损伤的治疗分为两种,一种是肢体完整,可通过神经修复,使断开的神经末端重新连接在一起,恢复自然的神经功能;另一种是已经截肢,需安装智能假肢,可通过神经接口技术实现人体与假肢信息互联,重建感觉运动功能。将神经修复或神经接口技术与组织工程技术结合,用于医治神经损伤表现出极大的应用前景。但是,无论是长距离的神经修复,还是新型的神经接口,都需要大量的自体神经组织。为了解决自体神经组织来源不足、大小不匹配等问题,我们开发一种新的神经培育装置,具体做了以下工作:研制了一种神经牵拉培育装置,用于对形成突触连接的神经细胞进行牵拉培养。该装置由控制系统和机械系统两部分组成,其设计原理是:先将神经细胞分别培养在牵拉膜与底膜上;当细胞之间形成突触连接后,通过控制器控制步进电机转动,通过一系列机械传导带动牵拉膜的运动,进而对附着在牵拉膜上的神经轴突进行牵拉;根据需要,经过一段时间的牵拉培养,即可得到一段长度合适、排列规则的神经组织。为了保证神经牵拉生长过程的稳定性,实验前我们对牵拉装置进行了位移测试。通过对0.5微米、1微米和2微米的步距进行统计学分析,最后发现1微米的步距适合神经细胞的牵拉培养。神经牵拉培育装置的底膜与牵拉膜采用聚三氟氯乙烯薄膜,该材料生物兼容、透明、不易发生形变,满足轴突牵拉的需求,但该薄膜须进行表面修饰后才能用于神经细胞的培养。本文分别用左旋多聚赖氨酸(Poly-L-Lysine,PLL)、右旋多聚赖氨酸(Poly-D-Lysine,PDL)、鼠尾胶、层粘蛋白等修饰材料进行分组对比分析,针对背根神经节(Dorsal Root Ganglion,DRG)的离体培养过程,通过统计各组贴壁率、生长速度和单位长度末梢数,结果发现PDL组、PDL+层粘蛋白组和PDL+鼠尾胶组适合后期的神经牵拉培养实验。随后,我们在神经牵拉培育装置内对大鼠背根神经节进行了静态培养与牵拉培养,在较短时间内成功培育出长度合适、排列规律的神经束。通过荧光染色与形态学观察,确定了所培育的神经成份是轴突,且细胞骨架结构完整、没有断裂,具备传导神经信号的物质基础。此外,我们还在神经牵拉培育装置内进行了大鼠背根神经节的三维静态培养与三维牵拉培养,结果表明该装置也适合神经细胞的三维培养,且鼠尾胶形变对轴突生长方向有一定导向作用,从而为牵拉神经的封装和神经三维牵拉培养提供了思路。鉴于目前尚无电生理仪器可用于直接检测牵拉生长条件下轴突的电信号,为研究牵拉生长后神经细胞的神经信号传导能力与放电特性,我们建立了牵拉生长的无髓鞘背根神经节细胞仿真模型,比较了静态培养与牵拉培养条件下神经细胞各组分神经信号的传播速度、幅值,分析了牵拉培养的神经元对不同刺激频率和刺激幅值的敏感性,以及T型分支对神经信号传播的影响。该仿真结果可为将来的电生理实验提供一定的理论指导。