周圍神經損傷，如意外切斷或擠壓傷，常常導致感覺和運動功能喪失，給患者帶來巨大痛苦。雖然身體自身具備一定的再生能力，但在嚴重的、存在較大缺損（臨床上常指超過3厘米的間隙）的情況下，修復過程往往困難重重。目前，從患者身體其他部位取一段不太重要的神經（即自體神經移植）來橋接缺損，是修復的“金標準”。但這會帶來新的創傷，造成取用神經部位的功能損失，并且可用的自體神經來源有限。科學家們一直在努力開發合成的神經導管或支架作為替代方案，但到目前為止，它們的功能表現仍不盡如人意。

修復過程中的一個關鍵環節是施萬細胞的行為。施萬細胞是周圍神經系統中的一種特殊膠質細胞，它們能夠為再生的軸突提供物理通道和營養支持，就像引導軸索生長的“軌道”和“加油站”。然而，僅僅在損傷部位放一個支架，細胞雖然能進入，卻像在沒有路標的道路上自由行走，方向是隨機的，難以高效地聚集到損傷中心區域支持修復。為了引導細胞，研究人員嘗試了多種方法。其中，將材料制成定向排列的纖維狀結構（模仿神經內部天然結構），可以引導細胞沿著纖維方向遷移，這被稱為“接觸引導”。另一方面，細胞還能感知并朝向環境中特定化學信號濃度更高的方向移動，這種現象被稱為“趨化性”（針對可溶性信號）或“趨觸性”（針對固定在基質上的信號）。一種源自細胞外基質蛋白層粘連蛋白的五肽序列YIGSR，就被證實能促進施萬細胞的遷移和趨觸性。

那么，一個有趣而關鍵的問題是：如果我們把這兩種引導策略結合起來——既提供定向排列的物理“軌道”，又在軌道上鋪設化學信號的“路標”梯度，能否起到“1+1>2”的效果，不僅能引導細胞方向，還能進一步“加速”它們的移動，更高效地將它們引導至需要修復的區域？這正是由Yin Mei Chan、Yang Hu、Nicola G. Judge、Rebecca K. Willits和Matthew L. Becker合作發表在《Acta Biomaterialia》上的這項研究試圖解答的核心問題。

為開展這項研究，研究者采用了幾個關鍵的技術方法。他們首先合成了含有烯丙基功能團的聚己內酯（PCL）共聚物，并通過一種稱為“接觸紡絲”的技術，將其制成高度定向排列、直徑約1.2微米的微纖維支架。接著，利用硫醇-烯點擊化學，在紫外光照射下，通過特制的、透明度呈梯度變化的光掩模，將帶有半胱氨酸的YIGSR肽（Cys-Peg₁₁-YIGSR）精準、共價地修飾到纖維表面，從而制造出具有不同斜率（7, 15, 60 pmol·(cm²·mm)^?1）的肽濃度梯度，以及兩個均勻濃度（100和420 pmol/cm²）的對照樣本。研究使用的施萬細胞來源于成年雌性和雄性Sprague Dawley大鼠的坐骨神經，并考察了性別差異。通過熒光標記和紫外-可見光譜，他們對纖維上的肽濃度梯度進行了精確的定量驗證。最后，通過長達24小時的活細胞延時成像，手動追蹤了數百個細胞的遷移軌跡，分析了包括細胞路徑、平均平方位移、速度、以及專門用于評估方向性遷移的趨觸性指數在內的多個參數，來全面評估施萬細胞在不同功能化纖維上的遷移行為。

研究結果：

研究者成功制備了高度定向排列的聚己內酯纖維。掃描電鏡圖像顯示纖維直徑均勻，為1.20 ± 0.10微米。角度分布分析表明纖維排列高度一致，標準偏差為±6.30度，證實了接觸紡絲技術可產生優良的接觸引導基底。

通過硫醇-烯點擊化學反應和特制的光掩模，研究團隊成功在纖維上制造了三種線性的YIGSR肽濃度梯度。利用熒光標記肽和紫外-可見光譜法進行定量，他們確認了梯度斜率分別為7、15和60 pmol·(cm²·mm)^?1。此外，還制備了兩個均勻濃度（100和420 pmol/cm²）的纖維作為對照。穩定性測試表明，共價結合的肽在細胞培養條件下可穩定存在至少48小時。

在均勻功能化的纖維上，施萬細胞的遷移表現出性別特異性和濃度依賴性的特點。雌性施萬細胞在較低濃度（100 pmol/cm²）的均勻功能化纖維上遷移最快，而在高濃度（420 pmol/cm²）上則與未功能化纖維無差異。相反，雄性施萬細胞在100和420 pmol/cm²兩種均勻濃度下，遷移速度都顯著高于未功能化纖維。然而，均勻的肽功能化僅增加了細胞的移動速度，并未誘導出明顯的方向性偏好，細胞的遷移是雙向的。

這是研究的核心發現。在較平緩的梯度（7和15 pmol·(cm²·mm)^?1）上，雌性和雄性施萬細胞均未表現出穩定的、向高濃度方向的遷移偏好，其行為與均勻基底類似。然而，在最陡峭的梯度（60 pmol·(cm²·mm)^?1）上，情況發生了顯著變化。當細胞位于這個梯度區域內時，無論雌雄，其平行速度（即沿纖維軸向的移動速度的絕對值）和定向速度（帶方向的矢量速度）都顯著增加，并且呈現出明顯的趨觸性響應。趨觸性指數的計算結果證實，細胞傾向于朝著肽濃度更高的方向遷移。而位于這個陡峭梯度區域之外的細胞，則沒有表現出這種方向性。特別值得注意的是，在陡峭梯度上，雌性細胞的肌動蛋白排列也更為整齊。

這項研究清晰地證明了，將定向的纖維拓撲結構與精確控制的生物活性肽濃度梯度相結合，能夠產生協同效應，有效地引導施萬細胞的遷移。單獨的定向纖維可以提供“接觸引導”，使細胞沿單一軸線移動，但方向隨機；單獨的肽功能化（即使是梯度）在平坦基底上雖然能誘導趨觸性，但可能缺乏足夠的物理引導來最大化單向遷移效率。而本研究將兩者整合，結果表明，在具備強接觸引導能力的1.2微米定向纖維上，一個足夠陡峭的YIGSR肽梯度（60 pmol·(cm²·mm)^?1）能夠成功“說服”施萬細胞，讓它們不僅沿著纖維“軌道”快速移動，還偏好性地朝著化學信號更強的方向前進。

這項工作的意義在于，它為解決周圍神經再生中的一個關鍵瓶頸——如何高效、定向地將修復細胞招募并引導至損傷區域——提供了一種創新的、可精確設計的“雙線索”生物材料策略。研究者將具有良好生物相容性和可加工性的聚己內酯，與高效的硫醇-烯點擊化學修飾方法相結合，實現了對材料表面生物活性信號在空間分布上的高精度、可擴展化操控。這代表了神經修復生物材料設計的一個重要進展。它不僅為構建下一代智能神經引導導管奠定了堅實的技術基礎，其“物理拓撲+化學梯度”的雙重引導理念，也對其他需要定向細胞招募的組織工程和再生醫學領域（如血管生成、傷口愈合）具有重要的啟發價值。此外，研究中對雌雄兩性細胞分別進行考察，也揭示了生物材料與細胞相互作用中可能存在的性別差異，強調了在生物材料設計中納入性別考量以優化其普適性和療效的重要性。