脑损伤（Traumatic brain injury,TBI）发生后通常造成组织缺损、神经连接断裂以及脑部相应功能丧失，具有较高的致残率和致死率，并在损伤区域形成继发性损伤微环境，导致复杂的中枢神经结构被破坏，轴突的生长受到抑制并失去方向性，神经递质的传递产生失衡，最终导致脑部功能严重丧失。近年来，通过组织修复工程支架植入，已成为修复受损组织和促进受损组织修复的一种重要方式。在神经组织结构中，轴突具有定向排列结构，调节其生长、发育与生物学功能。静电纺丝技术可构建类似于细胞胞外基质（Extracellular matrix,ECM）的纤维支架，并可通过调节纺丝参数和接收器形态调控静电纺丝纤维的定向排列，易于在结构和功能上为神经细胞的轴突形成和延伸提供物理与生化信号。其中，聚乳酸-羟基丁酸(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)由于具有良好的可降解性和生物相容性在组织修复工程中而被广泛应用，然而PLGA纤维支架由于结构功能单一，具有较强的疏水性，缺乏可供细胞识别的生物活性位点因而不利于细胞黏附。因此，对PLGA纤维支架进行改性或表面修饰是拓宽PLGA纤维支架应用的一个新方向。单唾液酸四己糖神经节苷脂（Monosialotetrahexosylganglioside,GM1）具有保护神经元，促进受损神经细胞修复的功能，而被广泛应用于神经系统疾病的治疗。甲基丙烯酸酐化明胶（Gelatin methacrylate,GelMA）凝胶分子中含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（Arg-Gly-Asp,RGD）多肽序列位点，有利于细胞的黏附、迁移等，含有的亲水性-OH等基团可增强支架材料的亲水性。基于此，本课题拟构建GelMA/PLGA-lysoGM1同轴静电纺丝支架，通过体外神经细胞培养实验与小鼠脑损伤模型实验为脑损伤的修复提供潜在的新策略与新途径。全文主要结论如下：
　　①GelMA凝胶1H NMR图谱显示在ppm约为5.6和5.4处有两个吸收峰，此峰为MA中的-CH=CH2，在ppm为2.8处该峰消失，此峰为Gel主链上的赖氨酸-NH2与甲基丙烯酸酐发生取代反应，在ppm为1.8处该峰显著增强，此峰为-NH-CO，实验结果表明成功合成了GelMA凝胶。PLGA-lysoGM1红外光谱表明，PLGA与PLGA-lysoGM1在波长为1671cm-1处有一特征峰，该峰为酰胺Ⅰ带特征吸收峰。核磁共振氢谱表明，PLGA与PLGA-lysoGM1在ppm为8.0处有一特征峰，该峰为-NH-CO特征峰。证明了鞘脂神经酰胺脱酰基酶(Sphingolipid ceramide N-deacylase,SCDase)通过破坏GM1中的-NH-CO键形成了其水解产物lysoGM1，在1-羟基苯并三唑(1-Hydroxybenzotriazole,HoBt)/二环己基碳二亚胺(N,N′-dicyclohexylcarbodiimide,DCC)酰胺缩合剂的作用下，lysoGM1分子中的-NH2与PLGA分子中的-COOH的发生缩合反应形成了PLGA-lysoGM1。
　　②当接收器转速为700rpm/min、工作电压为15KV、接收距离为10cm、推注速度为1mL/h时，扫描电镜结果表明各组纺丝纤维形态饱满，直径均匀，且无粘连、断裂的现象。结果表明在转速为700rpm/min条件下，纤维在0o-180o范围内随机分布。当转速为1400rpm/min时，静电纺丝纤维呈现出一定的取向性，大部分纤维角度分布范围为100o-160o。透射电镜与激光共聚焦实验结果表明GelMA/PLGA-lysoGM1同轴静电纺丝支架具备核-壳及结构。持水性和渗透性实验结果表明，GelMA/PLGA-lysoGM1同轴静电纺丝支架具备良好的持水性和渗透性，且其持水率与渗透性随GelMA浓度的增加而提高。杨氏模量实验结果表明，GelMA/PLGA-lysoGM1同轴静电纺丝支架杨氏模量随着GelMA浓度的升高而降低。水接触角分析表明GelMA/PLGA-lysoGM1同轴静电纺丝支架约为0o，表明该静电纺丝支架具备较强的亲水性，这将有利于神经细胞的黏附、迁移。
　　③体外细胞实验中，相比于PLGA、PLGA-lysoGM1静电纺丝纤维支架，CCK-8与Calcein-AM/PI细胞死活染色实验表明GelMA/PLGA-LysoGM1静电纺丝支架有着更好的生物相容性，更有利于神经细胞的生长。N-cadherin蛋白质免疫印迹研究表明GelMA/PLGA-LysoGM1静电纺丝支架更有利于细胞的黏附与迁移、突触的生长与形成。βⅢ-tubulin免疫荧光染色结果发现视黄酸(Retinoic acid,RA)诱导分化后的神经细胞表达βⅢ-tubulin蛋白，神经轴突长度统计结果表明lysoGM1有利于神经细胞轴突的延伸与形成。当静电纺丝支架中GelMA凝胶浓度为12%时神经细胞突起长度为73.28±12.22μm，这可能与高浓度GelMA凝胶改变了纺丝支架力学强度有关。
　　④动物实验中，抓线测试评分实验结果表明4天后GelMA/PLGA-lysoGM1实验组小鼠与对照组评分产生明显差异（P＜0.05），而与PLGA-lysoGM1组无明显差异，结果表明GelMA/PLGA-lysoGM1具有促进脑部功能恢复的作用。H&E染色结果表明，对照组由于缺损后脑组织再生能力较差，第1周至第6周缺损部位仍未愈合。PLGA-lysoGM1实验组结果发现由于细胞侵入纤维支架较为困难，支架材料内部组织形成情况较差。GelMA/PLGA-lysoGM1纤维支架细胞侵入支架材料内部速度较PLGA-lysoGM1快，缺损部位组织愈合情况较好。Ki67、βⅢ-tubulin和GFAP免疫荧光染色实验结果表明，第6周后，GelMA/PLGA-lysoGM1静电纺丝支架组织形成情况相比PLGA-lysoGM1静电纺丝支架与对照组，GelMA/PLGA-lysoGM1静电纺丝支架促进了脑缺损组织的修复。
　　本文成功合成了GelMA凝胶与PLGA-lysoGM1，成功构建了GelMA/PLGA-lysoGM1同轴静电纺丝支架。体外细胞实验中，通过RA诱导Neuro-2a细胞分化形成神经细胞。CCK-8细胞活性、Calcein-AM/PI细胞死活染色、N-cadherin蛋白质免疫印迹、βⅢ-tubulin免疫荧光染色实验结果表明GelMA/PLGA-lysoGM1同轴静电纺丝支架具有良好的促进神经细胞生长，良好的生物相容性，促进细胞黏附与迁移以及促进神经细胞突起延伸的能力。动物实验中，通过在C57小鼠头部构建大小为d=3mm，Φ=2mm的TBI模型，采用抓线测试评分、H&E染色、Ki67，βⅢ-tubulin和GFAP免疫荧光染色等实验方法表明相比对照组与PLGA-lysoGM1静电纺丝支架，GelMA/PLGA-lysoGM1静电纺丝支架促进了脑缺损组织的修复。