作者：程玮 北京医院

在某些病理条件下，如SCI、PICH和TBI，实质性肿块的丢失会导致神经组织结构的彻底破坏，并伴有严重和永久性的神经功能缺陷和残疾。为了取代被破坏的神经组织结构，生物材料和组织工程的最新进展提出了可植入或可注射生物工程生物材料的应用。为了代表最佳组织替代物，工程支架应：从纳米到宏观模拟天然结构；显示足够的机械、导电和结构性能；提供适当的生物物理和生物化学线索，诱导细胞生长、增殖和分化；确保技术设计的可重复性。在这种情况下，水凝胶在生理上表现出软组织的特性，潜在地充当干细胞的模拟生态位。事实上，水凝胶可以作为粘性溶液直接注入缺陷部位，以形成任何需要的形状，以匹配不均匀缺陷。此外，特定的交联机制可以精确控制氢化机理和水凝胶结构，这对目标应用具有重大影响。除此之外，水凝胶的凝胶化可以通过选择适当类型的聚合物、其分子量、交联剂浓度和化学/物理交联程度（如紫外线、pH和温度变化）来调整。此外，水凝胶可用于药物和细胞的包封，克服了传统药物递送和细胞治疗系统的局限性。此外，水凝胶可用于设计CNS再生的3D体外模型。在体外重建神经环境有助于理解几种中枢神经系统疾病的机制，研究新的药物策略，并克服2D细胞研究的固有局限。此外，最近在裁剪内部或外部刺激响应性水凝胶作为神经组织工程的平台方面做出了有希望的努力。尽管进行了这些研究，但迄今为止，尚未完全完成水凝胶或生物材料治疗的中枢神经系统再生临床试验本综述的目的是概述使用hy-DROGEL的神经组织工程中最有前景的方法。在这里，我们强调了可注射水凝胶在生物活性化合物细胞输送至中枢神经系统中的作用，以及在暴露于内部和外部刺激时调节水凝胶物理特性的可能性。水凝胶被定义为三维（3D）亲水聚合物系统，具有可调的物理化学性质和良好的生物相容性，允许细胞在艺术有利的环境中生长。众所周知，这些水凝胶在植入后可以提供适当的3D微结构，有利于靶向损伤部位的组织再生。在神经再生方面，水凝胶是一类相反的生物替代品，旨在满足多种要求。水凝胶应具有适当的触变性（注射性、剪切稀化和自愈合性），以支持剪切应力下的粘性流动和松弛时的时间依赖性恢复。此外，水凝胶应具有生物相容性和生物可降解性，能够形成宿主组织，并允许水凝胶随着时间的推移分解。最后，水凝胶必须是多孔的，具有最佳的孔径和互连性，以促进细胞之间的相互作用、空间细胞分布和增殖以及细胞外基质（ECM）的形成。在神经再生环境中，水凝胶主要用作局部运输系统，用于将药物和其他信号分子输送至损伤部位。它们还可以通过支持细胞生长、神经突起生长、增殖和分化来控制宿主神经组织。Hy-drogels可以作为指导线索，并且可以通过促进SCI、TBI或PICH中的轴向生长、修复和恢复的轴突来感知表面微观形貌的变化。事实上，在水凝胶基质中，轴突的生长和发育取决于一些相关因素。首先，神经膜所经历的机械应力对形态和功能结果有若干影响。为此，水凝胶可以为神经生长提供物理指导线索。例如，在机械刚度降低（<30 kPa）的DNA交联水凝胶上培养的脊髓神经元显示，随着粘着斑激酶（FAK）的表达增强，初级树突数量显著增加，FAK是一种公认的感知机械应力的蛋白。