面部神经损伤通常通过从患者体内其他部位取下的组织进行治疗，称为自体移植。然而，研究人员正在开发一种新型工程化导管，这种导管可能会更加易于获得。匹兹堡大学的生物工程师可能已经找到了一种新方法，借助自然界最好的工程师——干细胞的帮助，他们利用这些细胞创建了一个恢复环境，生产出可植入的导管作为桥梁，为受伤神经提供方向性、机械性和生化指导，帮助其再生跨越大范围损伤。
实验在大鼠的面部神经上进行，结果显示这项技术与自体移植效果相当。研究结果发表在《神经工程学杂志》上。
“我们相信细胞知道自己在做什么，它们知道如何制造组织，”口腔和颅面科学及生物工程教授法蒂玛·赛义德-皮卡尔德博士（Fatima Syed-Picard, Ph.D.）说，她是这项研究的主要作者。“这些工程化的组织比许多其他合成衍生的支架更接近天然组织。”
为了修复受损神经，神经元延伸出的长突起（称为轴突）需要重新生长并重新连接到适当的组织。自体移植虽然可以实现这一目标，但过程缓慢，且无法保证轴突会连接到正确的组织，导致许多患者出现不希望的肌肉活动。为此，研究人员设计了具有导向功能的合成组织支架，例如沟槽，以引导再生神经。
“在合成支架中均匀嵌入和分布细胞而不损害它们是困难的。另一个问题是尝试让这些支架匹配天然组织的结构复杂性，”第一作者米歇尔·德鲁里博士（Michelle Drewry, Ph.D.）说，她当时是匹兹堡大学的研究生。
许多细胞类型经常制造或重塑周围的生物分子支架，即细胞外基质（ECM）。因此，研究人员决定让细胞自己制造ECM，而不是从头开始构建组织支架。他们选择了牙髓干细胞（DPSCs），这是一种坚固且容易获得的细胞群体，能够产生促进神经生长的蛋白质。研究人员从匹兹堡大学牙医学院提供的成人智齿中提取了这些细胞，并进行了实验。
为了使DPSCs能够自由创建ECM，同时又促使它们形成有利于支持排列整齐的轴突的环境，研究人员制作了带有10微米宽沟槽的橡胶模具，并在其上覆盖了DPSCs。几天后，DPSCs分泌了排列整齐的ECM，形成了薄的生物膜。然后，研究人员将这些膜从橡胶模板上剥离并卷成圆柱形导管。
研究人员在此前的研究中曾用这种方法制造了一种绷带，成功再生了压碎神经的轴突。在这项新工作中，他们试图跨越更高的障碍，即使用导管修复大鼠面部神经中5毫米的缺口——这种缺损太大，神经无法自行愈合。
具体来说，他们将排列整齐的导管植入了大鼠面神经颊支的缺口。作为对比，另一组大鼠植入了自体移植材料。
“颊支是面神经的一部分，它帮助人们微笑。它是生活质量的重要组成部分，因为它是你与他人交流和被外界看待的重要方式之一。这种神经的损伤可能会改变一个人的生活。”德鲁里说。
十二周后，研究人员通过组织学评估了轴突再生的情况。他们发现，细胞制造的导管内含有再生的轴突，并且密度和数量与自体移植相似。轴突再生的迹象表明，随着时间的推移，再生可能会更加显著。
那么，所有这些再生组织是否真的改善了功能呢？为了验证这一点，研究人员在一端电刺激神经，并测量另一端动物的胡须运动。测试结果显示，植入导管的大鼠的运动表现与接受自体移植的大鼠相当。
赛义德-皮卡尔德实验室旨在更好地了解ECM和细胞在愈合中的作用，并利用这些信息改进技术。例如，除了直接促进再生外，导管还可能通过抑制炎症来帮助愈合，赛义德-皮卡尔德解释道。
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