作者：劉國偉 北京市朝陽區團結湖社區衛生服務中心

干細胞能夠修復受損的神經結構，因為它們能夠誘導神經細胞分化，刺激神經再生然而，干細胞移植的臨床療效受到細胞存活率差、細胞分化不受控制和與宿主組織整合無效的限制在一些病理條件下，如脊髓損傷、PICH和TBI，實質腫塊的丟失會導致神經組織結構的根本性破壞，并伴有嚴重和永久性的神經功能缺陷和殘疾為了取代被破壞的神經組織結構，生物材料和腫瘤工程的最新進展已經提出了可植入或可注射的生物工程生物材料的應用。

為了代表一種外科手術用組織的替代品，工程支架應：(1)從納米到宏觀尺度模擬天然結構；(2)顯示適當的機械、導電和結構特性；(3)提供適當的生物物理和生化線索誘導細胞生長、增殖和分化；(4)確保技術設計的再現性。

在這種情況下，水凝膠在生理上表現出軟組織的特性，可能作為干細胞的模擬生態位事實上，水凝膠可以直接注入到缺陷部位，作為粘性溶液，形成任何按需的形狀，以匹配不均勻的缺陷。此外，特定的交聯機制可以提供精確的水凝膠化理論和水凝膠結構的精確控制，這對靶向應用有重大影響。除此之外，水凝膠的凝膠化可以通過選擇合適的聚合物類型、其分子量、交聯劑的濃度和化學/物理交聯的程度(如紫外線、pH和溫度變化)來定制。

此外，水凝膠可用于藥物和細胞的封裝，克服了傳統藥物傳遞的限制，以及細胞治療系統。此外，水凝膠還可以用于設計中樞神經系統再生的三維體外模型。體外修復神經環境有助于了解幾種中樞神經系統疾病的機制，研究新的藥物的分布，克服2D細胞研究的內在局限性。

此外，最近還作出了有希望的努力定制內部或外部刺激反應水凝膠作為神經組織工程的瓷磚平臺。盡管有了這樣的研究努力，但到目前為止，還沒有關于水凝膠的臨床試驗，或基于生物材料的中樞神經系統再生治療的一般臨床試驗完全完成。本綜述的目的是概述在神經組織工程中最有前途的方法。在這里，我們強調了可注射的水凝膠對生物活性化合物/細胞傳遞到中樞神經系統的作用，以及在暴露于外部和外部刺激時調整水凝膠的物理特性的可能性。

 生物活性水凝膠設計水凝膠被定義為三維(3D)親水聚合物體系，具有可調的物理化學性質和良好的生物相容性，允許細胞在人工有利的環境中生長。植入后的這些水凝膠可以提供適當的三維微結構，有利于靶向損傷部位的組織再生.

在神經再生的背景下，水凝膠是一種相反的生物替代品，旨在滿足某些要求。水凝膠應具有適當的親硫性（可噴射性、剪切變薄和自愈合）特性，以支持剪切應力下的粘性流動和松弛時的時間依賴性恢復。此外，水凝膠應該是生物復合的和可生物降解的，使宿主組織形成，并允許水凝膠隨著時間的推移分解。最后，水凝膠必須是多孔的，具有最佳的孔徑和連通性，以促進細胞之間的相互作用、細胞的空間分布和增殖以及細胞外基質的形成.

在神經再生環境中，水凝膠主要作為一個局部運輸系統，同時將藥物和其他信號分子傳遞到病變部位。它們還可以通過支持細胞的附著、神經突的生長、增殖和分化來解除警報來控制宿主的神經組織。在SCI、TBI中，軸突可以通過促進TBI或PICH的生長、修復和恢復來感知面部微地形圖的改變事實上，在水凝膠基質中，軸突的生長和發育依賴于一些相關的因素。

首先，神經膜所經歷的機械應力在形態和功能結果上有幾個作用。為此目的，水凝膠可以為神經生長的提供物理指導線索。例如，在機械剛度降低的DNA交聯水凝膠上培養的脊髓神經元(同樣，在鈣交聯海藻酸鹽水凝膠中培養的新干細胞 與彈性模量為較硬的水凝膠相比，彈性模量為180Pa的神經元標記物(β-III微管蛋白)的表達顯示出20倍的折痕酶 這表明神經分化與水凝膠剛度之間存在相關性。