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一个简单的微笑，往往胜过千言万语。正因如此，面部神经疾病和损伤对人们的生活影响巨大。
目前，这类问题通常通过自体移植来治疗，即从患者身体其他部位提取神经组织进行修复。但这种方法存在供体部位损伤、恢复效果难以保证等问题。虽然合成替代物已被研究多年，但其效果仍未达到自体移植的水平。
匹兹堡大学的生物工程团队找到了一种新方案：利用干细胞的修复能力，设计出可植入的支架。这些支架能为受损神经提供方向性、机械性和生化性引导，帮助神经在大范围缺损处再生。
在大鼠面神经实验中，这种支架的效果与自体移植相当。相关研究结果已发表在《神经工程杂志》。
修复神经，精确引导的挑战
神经修复需要轴突再生并与正确的组织重新连接。传统自体移植不仅再生缓慢，还常出现轴突错误连接，导致患者出现异常肌肉活动。
研究人员通过使用特定细胞，如神经支持细胞和干细胞，加速神经再生。这些细胞能分泌促进神经再生的生物分子，而合成支架的设计则通过表面沟槽等结构引导轴突生长方向。然而，将细胞均匀嵌入支架并保持活性，仍是合成支架面临的主要挑战。
为了克服这一问题，研究团队让细胞自主生成细胞外基质（ECM），这是一种天然的生物支架。研究者从智齿提取了牙髓干细胞（DPSCs），利用它们分泌促进神经生长的蛋白。在特制的橡胶模具中，DPSCs形成排列整齐的ECM薄片。随后，这些薄片被卷成圆柱形支架，作为神经修复的桥梁。
无支架 DPSC 导管的形成和植入示意图
研究团队在大鼠面神经的颊支上制造了5毫米的缺损区，并植入排列良好的支架。对照组则接受了自体移植。颊支控制着微笑等表情肌的活动，其损伤会严重影响生活质量。
12周后，研究发现，支架中轴突成功跨越整个缺损区，其数量和密度与自体移植相似。通过电刺激测试，支架修复的神经功能恢复效果与自体移植无异。
神经功能的恢复较为良好
总的来说，基于牙髓干细胞（DPSC）的无支架神经导管在大鼠面神经修复中表现出色，为其在临床治疗中的应用奠定了基础。这些支架在几何形状和机械性能上与大鼠面神经高度匹配，且设计可扩展至人类面神经。
未来通过优化细胞特性和支架结构，DPSC支架有望成为神经损伤治疗的新型标准。研究人员计划进一步探索ECM和细胞在愈合中的作用，此外，研究表明，支架可能还通过抑制炎症促进再生，为未来神经修复技术提供了更多可能性。
Michelle D Drewry et al, Enhancing facial nerve regeneration with scaffold-free conduits engineered using dental pulp stem cells and their endogenous, aligned extracellular matrix, Journal of Neural Engineering (2024).
DOI: 10.1088/1741-2552/ad749d
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