周围神经损伤是临床上最常见的创伤性疾病之一,长距离的周围神经损伤常常导致受损神经感觉和运动功能缺失,致残率高,严重影响患者的生活质量。尽管周围神经损伤后可以再生,但是自发的神经再生通常不完全,功能恢复较差,因此需通过临床治疗以促进神经修复。目前临床上周围神经修复的金标准是自体神经移植,但是存在神经来源有限、供区神经受损和神经大小不匹配等问题,需要寻找新的治疗途径。神经导管能够为神经再生提供结构引导和微环境的支持,从而促进神经再生。目前,已经有多种人工合成材料和天然材料用于神经导管的制备,有些神经导管的修复效果接近于自体神经移植。在深入研究已有神经导管的同时,也有必要开发新的生物材料用于周围神经修复。纤维素是含量最丰富的天然高分子之一,具有良好的生物相容性和力学性能。大豆分离蛋白(SPI)具有良好的生物降解性、生物相容性和可加工性,已经用于伤口敷料、骨组织工程和药物控制释放等领域。在本实验室的前期工作中,成功地使用大豆分离蛋白改性纤维素,制备的纤维素/大豆分离蛋白复合膜和复合海绵在离体和在体情况下均表现出良好的生物相容性。其中,纤维素/大豆分离蛋白复合膜神经导管可以促进大鼠10 mm坐骨神经缺损的修复。然而,手术后3个月,纤维素/大豆分离蛋白复合膜神经导管没有降解,再生神经的功能恢复不理想,因此,需要对纤维素/大豆分离蛋白复合膜神经导管进行优化,以提高生物降解性和神经修复效能。我们前期的工作证明,可以用冷冻干燥法制备出多孔的纤维素/大豆分离蛋白复合海绵,这种复合海绵材料具有良好的渗透性、生物相容性和生物降解性,因此,可以作为优化纤维素/大豆分离蛋白复合膜神经导管的方式之一。除了材料超微结构的影响,生物活性因子、导管的结构参数对于神经导管的修复效能都有影响。毗咯喹啉醌(PQQ)是一种小分子生物活性物质,能促进内源性神经生长因子的生成,还可以促进神经再生,因此,将吡咯喹啉醌引入神经导管,可能有利于神经的再生。导管的结构参数如通道直径和通道数目也可以影响神经再生。如多通道神经导管模拟了神经的正常结构,可以减少再生神经轴突的分散,有利于神经的再生和功能恢复。因此,构建不同通道直径的单通道神经导管,以及多通道神经导管可以作为优化纤维素/大豆分离蛋白复合海绵神经导管的另一种方式。因此,本论文拟以纤维素和大豆分离蛋白为主要原料,制备化学组成完全相同、但物理结构不同的单通道纤维素/SPI复合膜和复合海绵神经导管,并通过动物实验系统评价和比较这两种神经导管对周围神经缺损的修复功能,初步探讨其促进神经再生的可能机制。在此工作基础上,从两个方面对纤维素/SPI复合海绵神经导管进行进一步的优化：其一,在导管内引入生物活性分子PQQ,通过动物实验验证PQQ在纤维素/SPI复合海绵神经导管中是否具有促进神经再生的作用;其二,进行结构参数的优化,包括不同内径的单通道神经导管,以及多通道神经导管,并通过动物实验系统评价这些神经导管对周围神经缺损的修复效果,筛选出最佳参数。本工作的主要内容包括以下几个方面：(1)单通道纤维素/大豆分离蛋白海绵导管的构建与表征：以纤维素和大豆分离蛋白为主要原料,制备纤维素/大豆分离蛋白复合膜导管和复合海绵导管,评价其形态结构、孔隙率、吸水率和体外降解性能。结果表明,单通道纤维素/大豆分离蛋白海绵导管具有多孔结构,与纤维素/大豆分离蛋白复合膜导管相比较,纤维素/大豆分离蛋白海绵导管具有更高的孔隙率和吸水率,提示其渗透性较好。此外,纤维素/大豆分离蛋白海绵导管还具有更好的体外降解性能。表明纤维素/大豆分离蛋白海绵导管具有作为神经导管应用的潜能。(2)单通道纤维素/大豆分离蛋白海绵导管(CSSC)与膜导管(CSFC)神经修复作用及机制的对比研究：采用CSFC和CSSC两种神经导管进行大鼠坐骨神经缺损的修复,通过神经电生理检测、荧光金逆行示踪技术评价再生神经的功能恢复情况,通过免疫荧光双标染色、HE染色、甲苯胺蓝染色、透射电镜技术评价再生神经的结构恢复情况,通过肌肉马松染色评价靶肌肉的恢复情况,通过qPCR检测探讨CSFC和CSSC促进神经再生的可能分子机制。结果表明,CSSC组的再生神经结构与功能恢复程度均高于CSFC组,可能归因于CSSC具有多孔结构,从而提供了更有利于神经再生的微环境。(3)单通道纤维素/大豆分离蛋白复合海绵神经导管的神经修复功能研究——PQQ的影响：制备CSSC,并在其中引入PQQ,使用CSSC-PQQ导管进行大鼠坐骨神经缺损的修复,综合评价再生神经的结构与功能恢复情况,观察引入PQQ对于神经修复效果的影响。结果发现,与单纯的CSSC神经导管相比,CSSC-PQQ复合神经导管具有更好地促进神经结构与功能恢复的作用,表明PQQ具有促进神经修复的作用。(4)单通道纤维素/大豆分离蛋白复合海绵神经导管的神经修复功能研究——通道直径的影响：制备内径不同的单通道纤维素/大豆分离蛋白复合海绵神经导管,进行大鼠坐骨神经缺损的修复,综合评价再生神经的结构与功能恢复情况,观察通道直径对于神经修复效果的影响。结果发现,内径为1.91mm和2.31 mm的神经导管修复效果较好,而内径为1.27 mm的神经导管修复效果较差。表明当神经导管的内径略大于受损神经的直径时,其修复效果较好。(5)多通道纤维素/大豆分离蛋白海绵导管神经修复作用及机制研究：构建单通道和多通道纤维素/大豆分离蛋白复合海绵神经导管,通过动物实验进行大鼠坐骨神经缺损的修复,综合评价再生神经的结构与功能恢复情况,揭示通道数目对于神经修复效果的影响。结果发现,3通道纤维素/SPI复合海绵神经导管组再生神经的结构恢复与功能恢复程度均高于单通道和7通道导管组。提示对于纤维素/SPI复合海绵神经导管而言,3通道可能是修复性能较好的通道数目。其机制可能是3通道导管减少了再生轴突的分散,具有较大的通道内表面积,有利于细胞的黏附和生长。综上所述,本工作制备了纤维素/大豆分离蛋白海绵导管,观察了其形貌结构,检测了孔隙率、吸水率和体外降解性能,并在大鼠坐骨神经缺损模型上评价了神经修复效果,通过引入PQQ、改变单通道导管的内径和改变通道数目等方式对其进行优化,证明了纤维素/大豆分离蛋白海绵导管可以用于神经修复,并可以通过多种方式进行优化,在周围神经组织工程领域具有较好的应用前景。