中樞神經系統的損傷修復與功能重建一直是神經科學與再生醫學領域的研究熱點與難點。當前，基于生物材料的再生修復策略受到越來越廣泛的關注和共識。生物材料通過遞送結構、力學、生物化學等細胞調控信號，激活組織再生潛能。此前，清華大學材料學院王秀梅團隊提出了多模態組織工程新策略，通過自主開發的多級定向納米纖維蛋白水凝膠（alignedfibrinnanofiberhydrogel，AFG）對脊髓與外周神經損傷進行干預，并在大鼠、比格犬、食蟹猴上取得了良好的再生修復效果和運動功能恢復。盡管大腦組織中的神經纖維在微納尺度具有高度有序性，且對神經信號高效傳導及神經功能支配具有重要意義，但目前尚無研究闡明定向結構生物材料對腦組織損傷修復及大腦皮層再生的作用。

圖1.AFG再生修復大鼠腦皮層損傷示意圖AFG及體外培養神經干細胞的掃描電鏡形貌（左）；大鼠腦皮層損傷模型示意圖（中）；AFG纖維的排列結構模擬RG纖維取向（右）；箭頭表示神經干細胞的成熟過程

王秀梅團隊開發的AFG具有從納米尺寸到宏觀尺度多級定向結構，仿生天然神經系統從細胞到組織的取向結構特點和軟的基質力學性能。團隊與清華大學玉泉醫院張玉琪課題組合作，模擬大腦胚胎發育過程中形成的放射狀膠質細胞纖維的定向結構特點，對腦損傷大鼠進行再生修復（圖1）。研究表明，AFG可以為腦損傷后的神經修復提供有利的再生微環境，在大鼠腦損傷早期通過調控多種相關信號通路及神經發生相關基因的轉錄表達水平，促進內源性神經干細胞的招募和神經發生，最終促進腦損傷后神經分化和神經功能恢復（圖2）。此研究對大腦損傷再生修復的生物材料設計開發具有重要指導意義。

圖2.AFG募集內源性神經干細胞的定向遷移和分化

上述研究成果以“取向結構誘導大腦內源性神經干細胞的定向遷移和分化促進腦損傷治療的神經發生過程”（Structuralalignmentguidesorientedmigrationanddifferentiationofendogenousneuralstemcellsforneurogenesisinbraininjurytreatment）為題，12月3日在線發表在生物材料領域頂級期刊《生物材料》（Biomaterials）上。清華大學醫學院2018級博士生柴毅為本論文的第一作者，清華大學材料學院博士后趙赫為共同第一作者，材料學院王秀梅研究員、清華大學玉泉醫院張玉琪教授為共同通訊作者。本研究得到了“十三五”國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目支持。