内耳螺旋神經元 (Spiral ganglion neurons, SGNs)的損傷或退化會導緻嚴重的聽力損失，SGNs定向再生在提高聽覺治療效果方面顯示出巨大潛力。近年來一些生物材料已被廣泛應用于神經組織再生領域，其中超順排碳納米管（SA-CNTs）因其優異的導電性和機械性能被廣泛關注，但由于缺乏3D拓撲結構，SA-CNTs 難以模拟神經組織中的細胞外基質。大藍閃蝶鱗翅作為一種天然 3D 支架，表面具有高度各向異性的拓撲結構，已被證明适用于光子器件、分子傳感器和自清潔表面。但具有導電特性的閃蝶鱗翅在神經組織工程領域尚未見報道。
2021年8月19日，bet356在线官方网站柴人傑團隊和南京鼓樓醫院趙遠錦團隊、錢曉雲團隊合作在Small雜志在線發表了題為Topographically Conductive Butterfly Wing Substrates for Directed Spiral Ganglion Neuron Growth的研究論文并入選當期封面文章（back cover）。該研究構建了一種具有表面拓撲結構的新型3D導電微結構，能夠誘導SGNs定向生長并促進神經元功能成熟。
本研究中，受具有天然微槽表面結構的大藍閃蝶翅膀的啟發，魏浩等研究人員通過在閃蝶鱗翅上集成 SA-CNT 和 GelMA 水凝膠，構建了一種具有表面拓撲結構的新型3D導電微結構。結果表明，該複合材料不僅保留蝴蝶翅膀表面精緻的3D拓撲結構，還繼承了 SA-CNTs 優異的導電性能。同時GelMA水凝膠進一步限制了 SA-CNTs 的非均勻分布和團聚，并提高了複合材料的生物相容性。
研究團隊以構建的拓撲導電鱗翅作為襯底，進行SGNs體外培養。結果顯示複合材料襯底上培養的神經元上表現出驚人的與鱗翅表面的凹槽結構相平行的定向生長行為，并顯著促進神經元軸突長度生長。掃面電鏡及生長錐染色進一步觀察到SGNs與襯底的相互作用，絲狀僞足對襯底表面形貌具有一定的機械響應作用。此外複合材料良好的導電性可以明顯促進突觸的發育和成熟。
綜上所述，該研究提出了一種SA-CNTs和大藍閃蝶鱗翅相整合的複合導電拓撲襯底。該拓撲導電襯底能夠顯著誘導 SGN定向生長，同時在促進 SGN 的粘附、長度和突觸發育方面表現出巨大潛力。這些特征表明，基于大藍閃蝶鱗翅的導電基底可能有助于構建用于修複和/或替換神經缺陷的仿生神經移植物。
bet356在线官方网站柴人傑教授、南京鼓樓醫院趙遠錦教授及錢曉雲教授為該論文共同通訊作者，錢曉雲教授博士生魏浩、趙遠錦教授博士生陳卓玥、柴人傑教授博士生胡揚楠、安徽醫科大學第二附屬醫院曹衛為論文共同第一作者。該課題得到了中國科學院“器官重建與制造”A類戰略性先導科技專項、國家重點研發計劃幹細胞及轉化研究重點專項、國家自然科學基金面上項目等的資助。
