聚乳酸-羟基乙酸导管移植修复坐骨神经损伤后的力学特性分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.06.017

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (6): 917-922.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.06.017

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聚乳酸-羟基乙酸导管移植修复坐骨神经损伤后的力学特性分析

李正伟¹，吕雪漫²，李新颖³，李亚军⁴，罗民⁵

¹吉林大学第二医院骨科，吉林省长春市 130026；吉林大学中日联谊医院，²眼科， ³超声科，⁵疼痛科，吉林省长春市 130033；⁴吉林大学数学学院，吉林省长春市 130028

收稿日期:2017-01-09 出版日期:2017-02-28 发布日期:2017-03-16
通讯作者: 李新颖，硕士，副主任医师，吉林大学中日联谊医院超声科，吉林省长春市 130033
作者简介:李正伟，男，1978年生，汉族，吉林省长春市人，2009年吉林大学毕业，博士，主治医师，主要从事骨科临床与生物力学研究。
基金资助:
吉林省科技发展基金项目(20116492)：射频调控颈部神经治疗脑源性供血不足的临床研究

Mechanical properties of sciatic nerve injury after repaired with poly(lactic acid-glycolic acid) scaffold

Li Zheng-wei¹, Lv Xue-man², Li Xin-ying³, Li Ya-jun⁴, Luo Min⁵

¹Department of Orthopaedics, Second Hospital of Jilin University, Changchun 130026, Jilin Province, China; ²Department of Ophthalmology, ³Department of Ultrasound, ⁵Departemnt of Pain, China-Japan Union Hospital, Jilin University, Changchun 130033, Jilin Province, China; ⁴School of Mathematics, Jilin University, Changchun 130028, Jilin Province, China

Received:2017-01-09 Online:2017-02-28 Published:2017-03-16
Contact: Li Xin-ying, Master, Associate chief physician, Department of Ultrasound, China-Japan Union Hospital, Jilin University, Changchun 130033, Jilin Province, China
About author:Li Zheng-wei, M.D., Attending physician, Department of Orthopaedics, Second Hospital of Jilin University, Changchun 130026, Jilin Province, China
Supported by:
the Science and Technology Development Foundation of Jilin Province, No. 20116492

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
聚乳酸-羟基乙酸支架：带有一定孔隙，对摄取营养物质有利、对血管的长入有利，对神经修复过程中代谢产物的排出有利，能为种植的许旺细胞和再生神经提供充足的营养，对促进神经的再生有利；具有良好的成囊和成膜性能，无毒，具有良好的生物相容性，是具有生物降解功能的一种高分子有机化合物，目前已被广泛应用于医用工程材料、制药等领域。
应力松弛：黏弹性材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的黏性应变(或粘塑性应变)分量随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致变形恢复力(回弹应力)随时间逐渐降低的现象。测定应力松弛曲线是测定松弛模量的实验基础。高温下的紧固零件，其内部的弹性预紧应力随时间衰减，会造成密封泄漏或松脱事故。松弛过程也会引起超静定结构(见结构力学)中内力随时间重新分布。用振动法消除残余应力就是设法加速松弛过程，以便消除材料微结构变形不协调引起的内应力。使流动的黏弹性流体速度梯度减小或突然降为零，流体中的应力逐渐降低或消失的过程也称为应力松弛。

背景：有关自体神经和聚乳酸-羟基乙酸导管移植修复坐骨神经损伤后的拉伸、应力松弛力学特性测试鲜有报道。
目的：对比分析自体神经和聚乳酸-羟基乙酸导管移植修复坐骨神经损伤后的拉伸、应力松弛力学特性。
方法：取死后24 h内的新鲜人尸体坐骨神经标本60条，加工成长35 mm试样，分为3组，正常对照组不做任何处理，人工导管移植组、自体神经移植组切断坐骨神经标本，形成20 mm缺损，分别以聚乳酸-羟基乙酸人工导管、自体神经吻接修复，3组均进行拉伸和应力松弛测试。
结果与结论：①各组坐骨神经试样应力最初600 s下降较快，600 s后下降缓慢，7 200 s时应力松弛曲线接近水平，各组坐骨神经试样的应力松弛曲线为对数关系变化趋势；②自体神经移植组、人工导管移植组拉伸弹性限度载荷、弹性限度应力、最大载荷、最大应力、弹性限度应变、最大应变小于正常对照组(P < 0.05)，人工导管移植组拉伸弹性限度载荷、弹性限度应力、最大载荷、最大应力、弹性限度应变、最大应变大于自体神经移植组(P < 0.05)；③结果表明，聚乳酸-羟基乙酸人工导管具有很好的拉伸和应力松弛力学特性，符合坐骨神经损伤移植修复生物材料的拉伸力学特性和应力松弛力学特性要求。

ORCID: 0000-0001-7298-9661(李正伟)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 生物材料, 材料相容性, 聚乳酸-羟基乙酸, 神经再生, 周围神经损伤, 坐骨神经损伤模型, 自体神经, 移植, 修复, 应力松弛

Abstract:

BACKGROUND: The tensile and stress-relaxation mechanical properties of sciatic nerve injury after repaired with autologous nerve and poly(lactic acid-glycolic acid) (PLGA) scaffold are rarely reported.
OBJECTIVE: To analyze the tensile and stress relaxation characteristics of sciatic nerve injury after the transplantation of autologous nerve and PLGA scaffold.
METHODS: Sixty sciatic nerves were extracted from the fresh cadavers dead within 24 hours, processed into 35 mm samples, and were then randomly divided into three groups. The nerve samples in control group received no intervention; the nerves in artificial and autologous groups were modeled into 20 mm defects, followed by repaired with PLGA scaffold and autologous nerve, respectively. Afterwards, the tension and stress-relaxation tests were performed in each group.
RESULTS AND CONCLUSION: The stress in each group descended fast at the first 600 seconds, then descended slowly and was closed to the horizontal level until 7 200 seconds, and the stress-relaxation curves in each group were in logarithmic decrease. The order of the elastic limit load, elastic limit stress, maximum load, maximum stress, elastic limit strain and maximum strain during tension was as follows: control group > artificial group > autologous group (P < 0.05). Our results indicate that the PLGA scaffold holds good tension and stress-relaxation properties, which meets the mechanical requirements of the biomaterials used for sciatic nerve repair.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Nerve Regeneration, Sciatic Nerve, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

李正伟，吕雪漫，李新颖，李亚军，罗民. 聚乳酸-羟基乙酸导管移植修复坐骨神经损伤后的力学特性分析[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(6): 917-922.

Li Zheng-wei, Lv Xue-man, Li Xin-ying, Li Ya-jun, Luo Min. Mechanical properties of sciatic nerve injury after repaired with poly(lactic acid-glycolic acid) scaffold[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(6): 917-922.

图/表（结果） 4

2.1 各组试样应力松弛曲线见图1。

2.2 各组坐骨神经试样归一化应力松弛函数曲线见图2。

2.3 各组坐骨神经试样归一化应力松弛函数方程的建立建立各组坐骨神经试样的归一化应力松弛函数方程，由图1可见各组坐骨神经试样的应力松弛曲线基本为对数关系变化趋势，因此设：

式中c、d为待定系数。

将各组坐骨神经试样的应力松弛测试数据代入(2)式，分别解出各组坐骨神经试样的c，d值，将各组坐骨神经试样的c，d值代入(1)式得出各组坐骨神经试样的归一化应力松弛函数方程如下：

自体神移植组：

G(t)= 1 t=0

1.065 3lnt-0.039 7 t>0

人工导管移植组：

G(t)= 1 t=0

1.067 7lnt-0.044 0 t>0

正常对照组：

G(t)= 1 t=0

1.061 1lnt-0.045 5 t>0

2.4 各组坐骨神经试样拉伸测试结果拉伸测试得到的数据见表1。

各组坐骨神经试样拉伸测试结果表明，自体神经移植组、人工导管移植组坐骨神经试样拉伸弹性限度载荷、弹性限度应力、最大载荷、最大应力、弹性限度应变、最大应变小于正常对照组(P < 0.05)，自体神经移植组坐骨神经试样拉伸弹性限度载荷、弹性限度应力、最大载荷、最大应力、弹性限度应变、最大应变小于人工导管移植组(P < 0.05)。

2.5 各组坐骨神经试样的拉伸应力-应变曲线对各组坐骨神经试样的拉伸测试数据以计算机进行曲线拟合，获得的各组坐骨神经试样的应力-应变曲线，见图3。

由图3坐骨神经试样应力-应变曲线可见，当对坐骨神经试样开始施加拉伸应力时，坐骨神经试样的应力-应变曲线基本呈指数关系变化，之后坐骨神经应力-应变曲线基本呈线性关系变化趋势，之后坐骨神经应力-应曲线又基本呈指数函数关系变化，随着对试样施加应力的不断增加，应力-应变曲线斜率较大，应力-应变呈非线性关系变化，当持续不断的对坐骨神经神经试样施加应力，使坐骨神经试样的纤维延长、伸展，最后撕裂。3组试样的应力-应变关系变化趋势基本一致。

2.6 各组坐骨神经试样的应力-应变函数关系表达式根据测试得出的各组坐骨神经试样的拉伸应力、应变数据，以回归分析的方法建立的各组坐骨神经试样的应力-应变函数关系表达式如下：

正常对照组：σ(ε)=-0.019 1e⁵-0.199 9⁴+0.199 1e³+ 5.861 0e²-1.306 1e¹

自体神经移植组：σ(ε)=0.025 2e⁵-0.233 6e⁴+ 0.264 6e³-5.416 4²-1.237 7¹

人工导管移植组：σ(ε)=0.044 9e⁵-0.547 1e⁴+ 1.861 0e³+ 2.729 0²-0.400 1¹

参考文献

[1]Urita Y,Komuro H,Chen G,et al.Evaluation of diaphragmatic hernia repair using PLGA mesh-collagen sponge hybrid scaffold: an experimental study in a rat model.Pediatr Surg Int.2008;24(9):1041-1045.

[2]Jung Y,Park MS,Lee JW,et al.Cartilage regeneration with highly-elastic three-dimensional scaffolds prepared from biodegradable poly(L-lactide-co-epsilon-caprolactone). Biomaterials.2008;29(35):4630-4636.

[3]Aravind A,Nair R,Raveendran S,et al.Aptamer conjugated paclitaxel and magnetic fluid loaded fluorescently tagged PLGA nanoparticles for targeted cancer therapy.J Magn Magn Mater.2013;344(344):116-123.

[4]Jagani HV,Josyula VR,Palanimuthu VR,et al.Improvement of therapeutic efficacy of PLGA nanoformulation of siRNA targeting anti-apoptotic Bcl-2 through chitosan coating.Eur J Pharm Sci.2013;48(4-5):611-668.

[5]Cui Y,Xu Q,Chow PK,et al.Transferrin-conjugated magnetic silica PLGA nanoparticles loaded with doxorubicin and paclitaxel for brain glioma treatment.Biomaterials. 2013; 34(33):8511-8520.

[6]Lin L,Gao H,Dong Y.Bone regeneration using afreeze-dried 3D gradient-structured scaffold incor-porating OIC-A006-oaded PLGA microspheresbased on beta-TCP/PLGA. J Mater Sci Mater Med.2015;26(1):5327．

[7]林利,王伟莉,黄继锋,等.彩色多普勒超声对PRGD复合神经导管修复周围神经缺损的评价[J].华南国防医学杂志, 2014,(6): 570-572.

[8]门永芝,於子卫.生物材料构建神经导管修复周围神经损伤的研究进展[J].听力学及言语疾病杂志,2014,22(6):654-658.

[9]王华松,吴刚,黄继锋,等.新型仿生人工神经导管修复周围神经缺损的初步临床观察[J].中国临床解剖学杂志, 2014,32(6): 735-738.

[10]Jeon S,Jha MK,Ock J,et al. Role of lipocalin-2-chemokineaxis in the development of neuropathic pain followingperipheral nerve injury.J Biol Chem.2013;288(33):24116-24127.

[11]Arslantunali D,Budak G,Hasirci V.Multiwalled CNT-pHEMAcomposite conduit for peripheral nerve repair.J Biomed MaterRes A.2014;102(3):828-841.

[12]Benzina O,Szabo V,Lucas O,et al.Changes induced byperipheral nerve injury in the morphology and nanomechanicsof sensory neurons.J Biomed Opt.2013; 18(10):106014.

[13]Huang J,Zhang Y,Lu L,et al.Electrical stimulationaccelerates nerve regeneration and functional recovery indelayed peripheral nerve injury in rats.Eur J Neurosci.2013; 38(12): 3691-3701.

[14]张伟,岳靓,易红蕾,等.自组装多肽凝胶联合可降解神经导管修复长节段周围神经损伤[J].中国矫形外科杂志, 2011,19(24): 2083-2087.

[15]刘勇,侯春林.神经导管研究进展[J].国际骨科学杂志, 2010, 31(5): 279-221.

[16]赵文.新型复合材料神经导管促进周围神经再生的研究[D].上海:上海交通大学,2007.

[17]张伟,侯春林.神经移植术修复周围神经损伤[J].国外医学(骨科学分册),2002,23(2):98-101.

[18]Hsieh SC,Tang CM,Huang WT,et al.Comparison between twodifferent methods of immobilizing NGF in poly(DL-lacticacid-co-glycolic acid) conduit for peripheral nerveregeneration by EDC/NHS/MES and genipin.J Biomed MaterRes A.2011;99A(4):576-585.

[19]段永畅,田广永,郑伟,等.载NGF海藻酸凝胶-聚乳酸复合导管修复兔面神经缺损实验研究[J].中国临床解剖学杂志,2014,32(2): 189-191.

[20]张伟才,黄继锋,严琼娇,等.PNGF导管复合骨髓间充质干细胞修复大鼠12 mm坐骨神经缺损[J].中国临床解剖学杂志,2014, 32(3):325-329.

[21]Gao Z,Luo X,Li N,et al.Application of Amniotic ExtracellularMatrix Nerve Conduit with Biological Material in the Peripheral Nerve Defect in vivo.Adv Mater Res.2011; 322:173-176.

[22]Nakajima Y,Nishiura Y,Hara Y,et al.Simultaneous graduallengthening of proximal and distal nerve stumps for repair ofchronic peripheral nerve defect in rats.Hand Surg. 2012;17(1):1-11.

[23]钱婷玉,崔爱军,彭松,等.聚乳酸－羟基乙酸(PLGA)及其载药微球的制备研究[J].化工新型材料,2015,43(12):143-145.

[24]Qi R,Guo R,Zheng F,et al.Controlled release and antibacterial activity of antibiotic-loaded electrospun halloysite/ poly(lactic-co-glycolic acid)composite nanofibers.Colloids Surf B Biointerfaces.2013;110:148-155.

[25]郭立强.高分子量聚乳酸－羟基乙酸共聚物的合成[J].牡丹江师范学院学报(自然科学版),2014,87(2):13-15.

[26]Shin KC,Kim BS,Kim JH,et al.A facileprepration of highly interconnected macroporous PL GA scaf2folds by liquid2liquid phase separation. Polymer.2005;(46):3801-3808.

[27]Shen H,Hu X,Yang F,et al. Combining oxygen plasma treatment with anchorage of cationized gelatin for enhancing cell affinity of poly(lactide-co-glycolide).Biomaterials. 2007; 28(29):4219-4230.

[28]Zhang ZJ,Li YJ,Liu XG,et al.Human umbilical cord blood stem cells and brain-derived neurotrophic factor for optic nerve injury: a biomechanical evaluation.Neural Regen Res.2015; 10(7):1134-1138.

[29]Wang Y,Li ZW,Luo M,et al.Biological conduits combining bone marrow mesenchymal stem cells and extracellular matrix to treat long-segment sciatic nerve defects.Neural Regen Res. 2015;10(6):965-971.

[30]张勇杰,金岩,聂鑫,等.组织工程周围神经修复坐骨神经缺损应用研究[J].中华神经外科疾病研究杂志,2004,3(2):141-144.

[31]汪玉海,金丽娟,高俊,等.脂肪干细胞复合PLGA 对骨质疏松骨折愈合后生物力学的影响[J].宁夏医科大学学报, 2013,3(3): 244-247.

[32]Kim WS,Vacanti JP,Cima L,et al. Cartilage engineered in predetermined shapes employing cell transplantation on synthetic biodegradable polymers.Plast Reeonstr Surg.1994; 94(2):233.

[33]李正伟,常笑语,李新颖,等.模拟坐骨神经损伤以聚乳酸－羟基乙酸管移植修复后蠕变特性的分析[J].生物医学工程研究,2015, 34(3):178-181.

[34]Peng SW,Li CW,Chiu IM,et al.Nerve guidance conduit with a hybrid structure of a PLGA microfibrous bundle wrapped in a micro/nanostructured membrane.Int J Nanomedicine. 2017; 12:421-432.

[35]Aldayel AM,Naguib YW,O'Mary HL,et al.Acid-Sensitive Sheddable PEGylated PLGA Nanoparticles Increase the Delivery of TNF-α siRNA in Chronic Inflammation Sites.Mol Ther Nucleic Acids.2016;5:e340.

[36]Bonaccorso A,Musumeci T,Carbone C,et al.Revisiting the role of sucrose in PLGA-PEG nanocarrier for potential intranasal delivery.Pharm Dev Technol. 2017:1-34. doi: 10.1080/10837450.2017.1287731. [Epub ahead of print]

[37]Liu X,Baldursdottir SG,Aho J,et al.Electrospinnability of Poly Lactic-co-glycolic Acid (PLGA): the Role of Solvent Type and Solvent Composition.Pharm Res. 2017. doi: 10.1007/s11095-017-2100-z. [Epub ahead of print]

[38]Landau S,Szklanny AA,Yeo GC,et al.Tropoelastin coated PLLA-PLGA scaffolds promote vascular network formation.Biomaterials.2017;122:72-82.

[39]Ni R,Muenster U,Zhao J,et al.Exploring polyvinylpyrrolidone in the engineering of large porous PLGA microparticles via single emulsion method with tunable sustained release in the lung: In vitro and in vivo characterization.J Control Release. 2017;249:11-22.

[40]Abamor ES.Antileishmanial activities of caffeic acid phenethyl ester loaded PLGA nanoparticles against Leishmania infantum promastigotes and amastigotes in vitro.Asian Pac J Trop Med. 2017;10(1):25-34.

引言

高分子合成材料聚乳酸-羟基乙酸(Polyglyeolie lactieaeid，PLGA)已被美国FDA批准医用。PLGA具有良好的可调控的降解速率、生物可降解性、生物相容性^[1-2]，是组织工程支架的良好材料^[3-6]。国内外学者对周围神经损伤的修复和神经再生等进行了大量研究^[7-22]，钱婷玉等^[23]研究了PLGA导管加工条件对微球粒径和微球表面形态的影响，制备了PLGA聚合物微球，以二步合成法合成了PLGA，筛选和优化了加工PLGA微球的聚合物分子量，制定了PLGA微球加工的最佳工艺条件。Qi等^[24]研究结果表明，PLGA集中了乳酸和乙醇酸两种聚酯材料的优点，其融合了乳酸的生物相容性和可降解性能，还具有控制降解速度等优点。郭立强^[25]研究了一种合成PLGA的新方法，原料为90 mL乳酸和10 g羟基乙酸，扩链剂为顺丁烯二酸酐，得出了当熔融温度为180 ℃、压力为400 Pa、扩链剂为2 g、复合催化剂为0.4 g时，PLGA的黏度特性最好。Shin 等^[26]对聚左乳酸/ PLGA支架的力学性质进行了研究，结果显示聚左乳酸的加入提高了聚合物溶液的黏度和聚左乳酸/PLGA支架的力学性质。Shen等^[27]引入阳离子化的凝胶抗基，采用等离子处理PLGA膜，提高了细胞对PLGA降解导管材料的亲和性。通过CO₂以不同工艺参数对PLGA表面进行等离子处理，使PLGA表面引入羧基功能团，根据碱性成纤维生长因子处理后的PLGA支架表面生长结果，得出了由等离子处理PLGA导管碱性成纤维生长因子固化效率得到提高的结论。

以往对PLGA的研究多以材料免疫学、生物相容性、生物学特性等居多，关于其生物力学特性研究，多以支架的生物力学性质研究居多。关于分别以PLGA导管和自体神经移植后体外模拟坐骨神经损伤后的应力松弛特性和拉伸力学特性对比分析罕见报道。鉴于此，作者体外模拟坐骨神经损伤，分别以PLGA导管和自体神移植后，以应力松弛特性指标和拉伸力学特性指标，探讨以PLGA导管和自体神修复坐骨神经损伤模型的效果，为临床坐骨神经损伤修复提供应力松弛特性和拉伸力学特性基础。

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材料方法

1.1 设计体外对比分析实验。

1.2 时间及地点实验于2014年5月至2015年12月在吉林大学力学实验中心完成。

1.3 材料测试用坐骨神经标本由吉林大学解剖教研室提供，取自正常国人急性头部外伤致死的成年尸体10具，均为男性，年龄21-30岁，人死亡后24 h内解剖尸体，取出双侧腰段坐骨神经共20条，放于4 ℃生理盐水器皿中待用。

1.4 实验方法

PLGA支架的制作：将长春圣博玛生物材料有限公司生产的PLGA(聚乳酸∶羟基乙酸为70∶30)添加三氯甲烷配制成10%溶液，以微型注射器将三氯甲烷溶液注射到模具中，在常温下自然干燥48 h，后脱模，加工成长20 mm、外径12 mm、内径9.5 mm 的支架30个，将支架放置真空(20 L/h，-0.1 MPa)干燥机内抽提溶剂24 h，之后将支架放置于真空干燥机内存放。

坐骨神经损伤模型的制作：实验前取出坐骨神经标本，以手术刀切取长35 mm的试样60个，随机分3组，每组20个。正常对照组不作任何处理；人工导管移植组、自体神经移植组以手术刀在每个试样中间部位两端切成20 mm缺损，自体神经移植组采用7-0号尼龙线将自体神经以外膜缝合法缝合离断试样，人工导管移植组采用7-0号尼龙线将PLGA支架以外膜缝合法缝合离断试样，均在同一部位对每个坐骨神经试样缝8针。

1.5 主要观察指标

各组坐骨神经应力松弛测试：取每组各10个试样进行应力松弛测试，应力松弛测试设备为日本岛津电子万能试验机，试验机带有可自动调控温度的温箱，根据实验需要可自动设定测试温度。坐骨神经应力松弛测试设定测试温度为(36.5±1.0) ℃。以长春市第三光学仪器厂生产的读数显微镜测量各组坐骨神经试样的几何尺寸，试样内径9.4- 9.8 mm、试样长35 mm，试样外径11.9-12.1 mm。按参考文献[28-29]的方法对每个坐骨神经试样进行预调后进行实验。分别将每个坐骨神经试样装夹在试验验机的夹具内，设定应力松弛测试速度为60%/min，当各组坐骨神经试样应力达到0.5 MPa，自体神经移植组应变达到8.63%，人工导管移植组应变达到9.68%，正常对照组应变达到9.87%时。使应变保持恒定。坐骨神经试样应力松弛测试时间设定为7 200 s。应力松弛测试中向坐骨神经试样喷洒生理盐水，使坐骨神经试样保持湿度。达到7 200 s时，计算机自动输出坐骨神经试样的应力松弛数据和曲线。

各组坐骨神经拉伸力学性质测试：设备、预调处理、实验环境温度、试样几何尺寸测量等同各组坐骨神经应力松弛测试。取每组各10个试样进行拉伸实验，分别将每个坐骨神经试样装夹在拉伸试验机的夹具内，以0.2 mm/min的拉伸实验速度对试样进行拉伸测试。测试结束后，计算机自动输出坐骨神经的拉伸弹性限度应变、最大应变、弹性限度应力、最大应力和应力-应变曲线。

1.6 统计学分析数据以x(_)±s表示，以SPSS 11.0软件(Chicago，IL，USA)分析，采用配对t 检验对2组实验数据进行比较，P < 0.05为差异有显著性意义。以回归分析的方法处理各组坐骨神经试样的应力松弛实验数据，建立各组坐骨神经试样的归一化应力松弛函数方程。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

讨论

各组坐骨神经应力松弛测试结果表明，正常对照组坐骨神经试样应力7 200 s下降量大于人工导管移植组和自体神经移植，人工导管移植组7 200 s应力下降量大于自体神经移植组，各组坐骨神经试样的应力松弛曲线基本为对数函数关系变化趋势。各组坐骨神经试样应力松弛测试最初15 min应力下降速度较快，之后坐骨神经试样应力缓慢下降，达到120 min时，各组坐骨神经试样的应力松弛曲线接近于水平。分析认为，坐骨神经试样应力松弛测试开始应力下降快，系由于坐骨神经试样在恒应变作用下，坐骨神经试样内的膨胀压与坐骨神经试样内局部的压力差减少造成的。随着坐骨神经应力松弛测试时间增加，使坐骨神经试样内的水分溢出较快，所以各组坐骨神经试样应力松弛测试后期应力下降缓慢。

人工生物材料和生物材料固有的应力松弛力学特性是为了适应人和动物的生理功功能需要而存在的，坐骨神经应力松弛力学特性是坐骨神经对抵抗恒应变的适应性反应。坐骨神经损伤以PLGA支架移植后，在恒定拉伸应变作用下，应力松弛力学特性的提高对以PLGA支架移植坐骨神经后，降低吻合口的拉力有利，有利于损伤的坐骨神经的再生和功能重建。PLGA支架带有一定孔隙，有利于摄取营养物质、血管的长入及神经修复过程中代谢产物的排出，能为种植的许旺细胞和再生神经提供充足的营养，促进神经的再生^[30]。

PLGA具有良好的成囊和成膜性能，无毒，具有良好的生物相容性，是具有生物降解功能的一种高分子有机化合物，目前已被广泛应用于医用工程材料、制药等领域；已被正式作为药用辅料收录进了美国药典，PLGA是目前组织工程支架材料常用的一种，具有良好三维立体空间和可塑性^[31]。PLGA是组织工程领域目前应用最广泛的细胞培养支架^[32]。

观察各组坐骨神经试样应力-应变曲线可见，当对坐骨神经试样开始施加拉伸应力时，坐骨神经试样的应力-应变曲线基本呈指数关系变化，之后坐骨神经应力-应变曲线基本呈线性关系变化趋势，之后坐骨神经应力-应曲线又基本呈指数函数关系变化，随着对试样施加应力的不断增加，应力-应变曲线斜率较大，应力-应变呈非线性关系变化，当持续不断的对坐骨神经神经试样施加应力，使坐骨神经试样的纤维延长、伸展，最后撕裂。3组试样的应力-应变关系变化趋势基本一致。正常对照组坐骨神经试样拉伸弹性限度载荷、弹性限度应力、最大载荷、最大应力、弹性限度应变、最大应变大于自体神经移植组、人工导管移植组(P < 0.05)。人工导管移植组坐骨神经试样拉伸弹性限度载荷、弹性限度应力、最大载荷、最大应力、弹性限度应变、最大应变大于自体神经移植组(P < 0.05)，说明通过PGLA导管移植坐骨神经损伤模型后，即刻可提高坐骨神经试样的强度和弹性。

选择合适的人工神经材料制作结构和生物力学特性适宜的的神经支架，对于坐骨神经损伤的移植修复和坐骨神经的再生和功能重建的意义重大。此次测试结果发现，以NaCl做致孔剂、PLGA(70∶30)与NaCl的质量比为1∶9制作的PLGA支架，在体外移植坐骨神经损伤模型后，提高了坐骨神经的应力松弛力学特性和拉伸力学特性，有利于坐骨神经损伤的移植修复和坐骨神经的再生和功能重建。

作者以往报道了对比分析以自体神经和PLGA导管吻接修复坐骨神经损伤模型后的蠕变特性，结果表明，自体神经移植组7 200 s 应变上升量小于PLGA导管移植组 (P < 0.05), 得出了PLGA具有很好的蠕变力学特性，其蠕变力学特性符合坐骨神经损伤移植修复生物材料的蠕变力学特性要求^[33-40]。

此次实验与以往研究不同的是以人尸体坐骨神经建立坐骨神经损伤模型，以PLGA导管和自体神经移植修复后进行应力松弛实验，以归一化分析的方法建立了正常对照组、自体神经移植组、人工导管移植组坐骨神经的应力松弛函数方程，对比分析了坐骨神经损伤模型以PLGA导管和自体神经移植修复后的应力松弛及拉伸力学特性。实验是之前工作的连续，作者系统的研究了体外模拟坐骨神经损伤分别以PLGA导管和自体神经移植修复后的应力松弛力学、拉伸力学特性，为临床坐骨神经损伤移植修复提供了黏弹性力学和拉伸力学特性基础，具有创新性。

由于人尸体坐骨神经生物材料各体差异性的原因，坐骨神经应力松弛测试和拉伸力学性质测试数据存在一定的离散性，但对临床坐骨神经损伤修复还是具有一定参考价值的。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

聚乳酸-羟基乙酸导管移植修复坐骨神经损伤后的力学特性分析

Mechanical properties of sciatic nerve injury after repaired with poly(lactic acid-glycolic acid) scaffold

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[1]	李获, 王鹏, 高健明, 蒋浩然, 鲁晓波, 彭江. 股骨头坏死血运重建与内部微观结构改变的关系[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(9): 1323-1328.
[2]	项鑫健, 柳芳, 吴亮亮, 贾大平, 陶越, 赵政男, 赵宇. 高剂量维生素C促进大鼠自体脂肪移植成活[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(8): 1242-1246.
[3]	高俞锦, 彭双麟, 马治超, 陆诗, 曹花月, 王浪, 肖金刚. 糖尿病骨质疏松症模型小鼠脂肪干细胞的成骨能力[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 999-1004.
[4]	安维政, 何萧, 任帅, 刘建宇. 肌源干细胞在周围神经再生中的潜力[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1130-1136.
[5]	轩娟娟, 白鸿太, 张继翔, 王耀权, 陈国勇, 魏思东. 调节性T细胞亚群在肝移植中的作用及临床应用进展[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1143-1148.
[6]	周颖, 张幻, 廖松, 胡凡琦, 易静, 刘玉斌, 靳继德. 去铁胺联合干扰素γ预处理对人牙髓干细胞的免疫调节作用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1012-1019.
[7]	崔兴, 孙小琪, 郑伟, 马德欣. 黄芩汤调控自噬干预小鼠肠道急性移植物抗宿主病的机制[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1057-1062.
[8]	房晓磊, 冷军, 张晨, 刘会敏, 郭文. 间充质干细胞不同移植途径治疗缺血性脑卒中疗效差异的系统评价[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1085-1092.
[9]	吴玮玥, 郭晓东, 包崇云. 工程化外泌体在骨修复再生中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1102-1106.
[10]	周洪琴, 吴丹丹, 杨琨, 刘琪. 传递特定miRNA的外泌体可调控成骨并促进成血管[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1107-1112.
[11]	杨志伟, 刘君昌, 高小林, 姜泰茂. 他克莫司代谢率与肾移植后早期BK病毒感染的关系[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(5): 712-716.
[12]	黄传俊, 邹煜, 周晓婷, 朱扬清, 钱伟, 张卫, 刘星. 携带脐带间充质干细胞的RADA16-BDNF水凝胶支架定向移植促进脑出血大鼠神经功能恢复[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 510-515.
[13]	乐国平, 张明, 席立成, 罗瀚文. 盐酸万古霉素@聚乳酸-羟基乙酸共聚物-壳聚糖-透明质酸复合缓释微球的制备及体外评价#br#[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 528-534.
[14]	何冠宇, 徐宝山, 杜立龙, 张同星, 霍振鑫, 申力. 天然丝素蛋白构建仿生取向微通道纤维环支架[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 560-566.
[15]	白布加甫·叶力思, 热娜古丽·买合木提, 艾孜买提江·赛依提, 王俊祥, 尼加提·吐尔逊. 上颌中切牙联冠种植修复体在不同咬合方式中的应力分析[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 567-572.