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创伤性脑损伤（Traumatic brain injury，TBI）通常是指头部在外部机械应力的作用下，对脑组织产生强烈冲击所造成的组织缺损、神经连接断裂以及相应功能丢失。TBI后脑组织的自我修复能力极其有限，其治疗已经成为临床治疗的难点。近年来借助神经修复组织工程支架已成为 TBI 后组织修复备受关注的重要策略。神经组织修复工程支架不仅能模拟细胞外基质结构，填补 TBI 后脑组织物理缺损，还可以通过装载细胞或活性物质促进损伤组织的进一步修复。由于颅内组织微环境的稳定性是中枢神经系统发挥正常生理功能的关键，因此组织修复工程支架材料的生物相容性就显得极其重要，但这也使得其材料选择相当有限。不仅如此，常用神经修复工程支架材料本身缺乏神经修复活性，需通过负载多种促修复相关因子，从而增加了支架体系的复杂性，限制其后期临床应用与储存。因此，构建具有神经修复功能的生物相容性材料能为神经组织工程支架提供新的材料选择。本课题 利 用 具 有 神 经 修 复 功 能 的 单 唾 液 酸 四 己 糖 神 经 节 苷 脂（Monosialotetrahexosylganglioside, GM1），将其水解产物LysoGM1与聚乳酸-羟基乙酸共聚物（poly(L-lactic-coglycolic), PLGA）共价结合，制备一种新的具有神经组织修复活性的PLGA-LysoGM1聚合物。原代神经元生长、迁移、突起延伸等评价PLGA-LysoGM1 静电纺丝多孔三维支架体外神经修复效应，TBI 动物模型在体评价脑组织修复功能。 本文主要研究内容及结果如下： ① GM1通过特异性的水解酶SCDase（sphingolipid ceramide N-deacylase）水解得到具有游离氨基（-NH2）的LysoGM1，并与具有活化羧基（-COOH）的PLGA酰胺缩合制备PLGA-LysoGM1。结果表明，本文的水解体系可使GM1水解效率达68.9 ± 0.16%，红外光谱和核磁共振碳谱分析证实，成功合成了PLGA-LysoGM1。 ② 静电纺丝制备PLGA-LysoGM1随机和定向排列三维纺丝支架，通过SEM （scanning electron microscrope）表征纤维支架形态结构。结果显示，静电纺丝纤维形态饱满，各纺丝纤维之间无融并、粘连、塌陷现象。此外，约78.6%的纺丝纤维基本沿一个方向排列，纤维直径分布在0.5-0.9 μm之间。PLGA-LysoGM1随机与定向排列组水接触角分别为122.3 ± 2.4°和94.6 ± 10.3°。 ③ 胎鼠原代皮层神经元接种于 PLGA-LysoGM1 静电纺丝支架材料，评价其对原代神经元的增殖、黏附、形态以及神经突起延伸的影响。CCK-8 细胞增殖实验表明，PLGA-LysoGM1可以促进原代神经元增殖。SEM观察表明，神经元可黏附于PLGA-LysoGM1纤维支架材料表面，可见明显的神经元突起。神经元免疫荧光图片分析显示，定向排列的纤维支架对神经元突起的延伸具空间指引作用。此外，PLGA-LysoGM1 定向纤维支架组平均神经元突起长度可达 86.94 ± 15.09 μm，较PLGA定向纤维支架组增长42.81%。 ④ 静压力损伤神经元模型评价 PLGA-LysoGM1 纺丝支架对损伤神经元的保护以及修复作用。乳酸脱氢酶（LDH）释放实验表明， PLGA-LysoGM1纺丝支架处理组 LDH 释放少于其他处理组。神经元活/死细胞染色显示加压损伤后 PLGA-LysoGM1 支架材料组神经元活细胞数百分比为 74.13 ± 2.36%，空白对照组仅为68.36 ± 8.42%。免疫荧光染色结果表明，加压损伤条件下PLGA-LysoGM1纤维支架仍可促进神经元突起延伸。定量PCR和West blot实验显示，PLGA-LysoGM1支架处理组可以抑制神经元凋亡基因BAX表达，促进对神经元黏附迁移和突触形成具有重要作用的蛋白N-cadherin的表达。 ⑤ TBI损伤在体评价PLGA-LysoGM1纺丝支架脑组织修复效果。H&E组织染色显示，PLGA-LysoGM1纺丝支架处理TBI大鼠，其脑组织损伤部位已基本愈合。组织免疫荧光发现PLGA-LysoGM1纺丝支架处理可以显著引起细胞增殖，并能抑制星形胶质细胞的增生，促进新生神经元的形成。 综上所述，本文成功制备一种新的具有神经组织修复活性的 PLGA-LysoGM1聚合物，为神经组织工程支架提供新的材料选择。神经元体外培养实验表明， PLGA-LysoGM1 静电纺丝支架可促进神经元的黏附、增殖和神经元突起的延伸，抑制神经元凋亡基因 BAX 的表达，提高影响神经元黏附迁移和突触形成蛋白 N-cadherin的表达。此外，TBI后体内实验表明PLGA-LysoGM1纺丝支架可以促进TBI脑组织的修复，抑制损伤部位胶质瘢痕的形成并促进神经元的新生。