Sci Rep：水凝胶使神经元组织生长

　　

合成水凝胶被证明为脑损伤区域的神经元组织生长提供了有效的支架，为脑组织重建提供了一种可能的方法。

虽然大脑发育听起来像是科幻电影里的情节，但北海道大学的一个跨学科研究团队已经朝着这个方向迈出了一步。他们使用水凝胶材料与神经干细胞结合，培育出新的脑组织。这很重要，因为当我们大脑中的组织受损时，神经元组织不具有与我们身体其他部位(如皮肤)相同的再生能力。

研究人员的第一步是开发一种能使神经干细胞存活的水凝胶材料。他们发现，由等量正电荷和负电荷单体组成的中性凝胶具有最佳的细胞粘附性。然后，研究人员调整交联分子的比例，以达到与脑组织相似的硬度;然后在凝胶中形成小孔，细胞可以在其中培养。

“当我看到我的同事Tomá在一次会议上展示的多孔水凝胶的3D结构时，我认为它们可以用于再生治疗，作为生长神经细胞的支架，”主要作者Satoshi Tanikawa回忆道。

一旦凝胶得到优化，它们就被浸泡在生长因子血清中以促进血管生长，然后植入小鼠模型的大脑受损区域。三周后，研究人员发现来自周围宿主脑组织的免疫细胞和神经元细胞进入了水凝胶，血管也生长了。

在这一点上，研究人员将神经干细胞注入水凝胶。40 d后，干细胞存活率较高，部分已分化为新的星形胶质细胞或神经元细胞。观察到宿主细胞浸润到水凝胶中，同时一些新的神经元细胞从水凝胶中迁移到周围的脑组织中，水凝胶与宿主脑组织有一定程度的融合。

这个过程的分步性是关键，因为同时植入水凝胶和移植神经干细胞被证明是不成功的。这项研究标志着开发涉及脑组织再生的治疗方法迈出了重要一步;接下来的步骤包括研究最佳移植时机和炎症反应对移植细胞的影响。

谷川说:“脑梗死等影响大脑血管的疾病是一种主要疾病。”“他们不仅死亡率高，而且那些幸存下来的人也有严重的后遗症。我认为这项研究将成为帮助这类患者的医学治疗的基础。”

Journal Reference:

1. Satoshi Tanikawa, Yuki Ebisu, Tomáš Sedlačík, Shingo Semba, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Akira Hirota, Taiga Takahashi, Kazushi Yamaguchi, Masamichi Imajo, Hinako Kato, Takuya Nishimura, Zen-ichi Tanei, Masumi Tsuda, Tomomi Nemoto, Jian Ping Gong, Shinya Tanaka. Engineering of an electrically charged hydrogel implanted into a traumatic brain injury model for stepwise neuronal tissue reconstruction. Scientific Reports, 2023; 13 (1) DOI: 10.1038/s41598-023-28870-z