【摘 要】
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神经元是神经系统最基础的功能单元,由胞体（soma）和突起（neurite）两部分组成（突起又称为神经纤维,分为轴突（axon）和树突（dendrite）两种）,有感知和传递信息的功能。而周围神经是联系神经中枢和周围靶器官之间的重要桥梁,如果缺失,则致残率很高,属于临床的常见疾病。当缺损间距小于5 mm,则由断端近侧发出的轴突枝芽,在电流刺激等合适的条件下可以直接通过到断端远侧,精确桥接两端纤维,
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神经元是神经系统最基础的功能单元,由胞体（soma）和突起（neurite）两部分组成（突起又称为神经纤维,分为轴突（axon）和树突（dendrite）两种）,有感知和传递信息的功能。而周围神经是联系神经中枢和周围靶器官之间的重要桥梁,如果缺失,则致残率很高,属于临床的常见疾病。当缺损间距小于5 mm,则由断端近侧发出的轴突枝芽,在电流刺激等合适的条件下可以直接通过到断端远侧,精确桥接两端纤维,进而进行神经修复;而如果缺损距离超过10 mm,机体无法自我重建实现修复。作为辅助受损神经修复和再生的植入体,神经组织自体移植（autologous nerve transplantation,ANT）和人工合成神经导管（nerve guide conduits,NGC）仍存在桥接匹配不好、功能难以恢复等诸多缺点。神经组织工程学已历经了长期的发展,并研究了大量组织工程化神经移植物。但是迄今为止,针对人体长距离（＞30 mm）缺损神经的修复,ANT仍是金标准。针对神经组织特点和周围神经系统特殊的取向排列结构,很多学者致力于开发第三代人工合成神经导管——具有取向结构的导电神经组织工程化移植物。近年来,导电聚合物和无机材料,如石墨烯基材料（GBMs）,即石墨烯及衍生物氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）及其复合材料在组织工程领域引起广泛研究兴趣。GBMs以出色的生物相容性、力学强度、刚度和导电性,日渐成为组织工程领域的新型生物材料。目前已有研究表明,拓扑结构图案化的二维基底或三维定向结构的GBMs支架具有刺激轴突发芽、引导轴突定向生长的功能,GBMs具备成为修复缺损周围神经植入体的潜力。但是研究主要以GO或rGO涂覆于聚合物导管表面或掺杂于聚合物中形成神经支架或导管开展研究。作为修饰和改性材料,GBMs对复合支架的导电性增强很有限(几乎都在100 Sm-1以内)、电导率调控范围窄;而且GBMs大的比表面积和结构优势难以充分发挥出来。因此,本论文以天然鳞片石墨为原材料,通过改进的Hummers法制备出所需的GO纳米片,在其基础上进行了表面官能团的修饰,并使用简单有效的限域水热法（DCH）制备石墨烯微纤维,并评估了石墨烯纤维对神经细胞的毒性,初步探讨了纤维对神经细胞定向诱导作用机理。本论文从以下四个方面开展了工作:（1）石墨烯微纤维的制备与表征通过改变氧化时间和离心转速制备出片层在三个范围的GO纳米片:＞5μm的GOL、1.2-3μm的GOM和＜1μm的GOS;通过DCH方法制备出三种石墨烯微纤维,分别对应为rGOFL、rGOFM和rGOFS。采用SEM、AFM、FTIR、XPS、Raman、电化学工作站和电子万能拉伸试验机等表征方法对样品进行结构、形貌和性能分析。（2）表面官能团修饰的石墨烯微纤维的制备及表征在初始GO悬浮液中,通过加入柠檬酸、乙二醇和氨水,分别制备出COOH-GO和NH2-GO纳米片;同样,采用DCH的方法,制备出COOH-rGOF和NH2-rGOF,并采用SEM、XPS、FTIR、Raman和电化学工作站对样品进行表征。（3）石墨烯微纤维调控小鼠三叉神经元（TGNs）的行为采用幼鼠的原代TGNs评估了rGOF表面拓扑形貌和电导率对原代神经元的轴突生长和神经丝的延伸引导作用;使用CLSM和SEM对免疫荧光染色后的支架进行形态学观察和细胞计数;通过观察在rGOF上TGNs细胞的轴突角度来判断其在支架上的定向延伸情况。（4）石墨烯微纤维作用下PC12细胞的行为研究选用PC12细胞和浓度分别为8 mg m L-1和10 mg m L-1的rGOFM,COOH-rGOFM和NH2-rGOFM组成复合支架。使用Calcein-AM和PI对细胞进行染色,通过荧光显微观察细胞在复合支架上的存活数目,以判断支架对细胞是否具有毒性。研究结果表明,采用DCH方法制备的rGOF、COOH-rGOF和NH2-rGOF具有可调控和优异的导电性、生物相容性、促神经细胞粘附和定向延伸的功能,可广泛应用于生物传感、电化学和外周或中枢神经组织工程等领域。
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