由于血脑屏障的问题，给大脑损伤的药物治疗带来特殊困难，有科学家利用水溶胶作为载体，能克服这种障碍，从动物实验结果看，她们获得了非常理想的脑损伤和脊髓损伤治疗效果，这种技术是化学材料学家和生物医学家密切合作的典型。

Molly Shoichet是加拿大多伦多大学聚合物化学家和生物医学工程师。脑组织在中风时会发生损伤，Shoichet设计的水溶胶能作为突破血脑屏障的工具。Shoichet开发的这种水溶胶新材料，有液体和胶体两类状态，两种状态可快速相互转化。Shoichet已将这种材料作为给大脑输送药物的载体。

水溶胶材料是一种三维聚合物。这种水溶胶材料可在纤细的注射管内保持液体状态，一旦注射到组织内可迅速转化为胶体状态。从液体状态快速转化为胶体的特征十分关键，胶体状态能避免携带的药物从注射局部向四周扩散，达到将药物局限在注射部位的目的。

 神经干细胞能自我更新，并能分化成多种类型的细胞。中风发生后，这些细胞进入损伤部位帮助修复损伤组织，但是分化成熟的细胞数量不难以满足功能修复的需要。因此中风后脑功能难以恢复正常。为解决中风后脑组织的修复，科学家面临两种挑战。一是如何如何让这些细胞存活足够时间以分化成熟，二是如何让这些细胞形成神经回路以修复受损伤的组织和功能。水溶胶的策略目的是同时解决上述两个目的。

用水溶胶将两种细胞生长因子进行包装，利用聚合物形成的微胶囊为工具，达到定时释放药物的目的。一种细胞因子能让干细胞增值，另一种细胞因子能促进干细胞分化为神经元和胶质细胞，神经元和胶质细胞共组成新的脑组织。好像是园丁在准备好土壤好肥料，Shoichet就是给神经干细胞准备理想的复合配方。

Shoichet从2008年开始她和多伦多大学神经外科医生Charles Tator合作，探索用水溶胶治疗中风。Charles Tator的学生Dimpy Gupta也用水溶胶治疗脊髓损伤的研究。这种材料必须能保持溶液状态，以方便在避免损伤其他组织的情况下，用超细管注射到目标组织部位，Shoichet开发的这种材料含有透明质酸能让这种材料处于液体状态，甲基纤维素可以将这种材料迅速变成胶体。

多伦多大学干细胞学家Cindi Morshead也用这种材料作为治疗脊髓损伤的研究，也在尝试用这种材料治疗中风后脑损伤。2006年，Morshead发现，同时注射两种生长因子可治疗大鼠脑缺血损伤。中风发生后4天，她连续7天用一种套管将表皮细胞生长因子注射到损伤部位，结果显示一些神经干细胞能增值并迁移到损伤部位。随后她注射7天EPO，以促进这些细胞分化成为神经元。这种联合序列注射不同细胞因子的方法，能提高脑损伤部位神经元数量，修复损伤组织。效果尽管不错，但是这种连续注射需要手术操作，导致正常组织损伤。

Shoichet小组首先要寻找一种能控制药物按照需要时间释放的方法，一种药物在中风后第4天开始连续7天释放，另一种药物在中风后7天连续7天释放。一种方案是将这些药物包裹在聚合物内，这种聚合物结构在身体内需要一定时间被破坏。Shoichet是这方面的专家，她在MIT读大学期间最着迷的内容就是聚合物在医药领域的应用。

.完成聚合物科学工程博士学位后，她加盟Cytotherapeutics公司从事聚合物包裹细胞治疗帕金森病和慢性疼痛的研究。在这期间，她对生命科学研究更加着迷。她说当时每天都有一批聪明绝顶的生物学家围着她探讨问题，她几乎可帮助这些生物学家解决任何这类控制药物释放的问题。Shoichet首先将细胞因子液滴分别用水溶胶进行包裹，然后给EPO胶囊增加一层聚癸二酸，这样可以延长微胶囊破坏的速度，延迟EPO开始释放的时间。然后用水溶胶对这些微小胶囊再处理。材料制作完成后，Shoichet和Morshead等随后进行了动物实验研究。先给动物颅骨钻个小孔，将这种水溶胶滴到损伤脑组织表面。研究结果发现，治疗效果十分理想。和过去经过注射给药的方法比较，脑组织坏死体积明显缩小，损伤部位神经元数量明显增加，炎症反应明显减弱。由于中风后4天损伤脑组织中存活的神经细胞已经很少见，研究人员认为这些神经元属于新生细胞。

虽然Shoichet和Morshead都喜欢用脑内原有的干细胞对中风损伤进行自我修复。当她们也尝试用干细胞移植进行治疗。在她们未发表的资料中，她们将来自健康小鼠的神经干细胞和水溶胶混合病直接注射到损伤脑组织部位，结果发现这些干细胞可以比单纯注射干细胞存活更长时间。不过Shoichet对这些结果不太满意，她希望能让细胞存活更长时间，并产生更多神经元。她现在正尝试先体外增值神经干细胞，然后移植，以获得更理想的效果。

Shoichet和Morshead对她们的水溶胶技术非常乐观，因为这种方法可以避免静脉注射细胞和药物存在的许多问题，静脉注射面临的最大障碍是血脑屏障问题，由于存在血脑屏障，细胞因子类药物难以进入脑组织，所以静脉注射需要很大剂量的细胞因子，这会导致明显副作用。水溶胶方法能避免导管注射引起的正常组织损伤。

她们现在进一步优化这种技术，比如增加一种可帮助神经干细胞存活的环孢素。她们也在寻找更多能修复脑组织的分子和策略。例如使用可阻止胶质细胞瘢痕形成的药物。考虑到中风更常发生于老年人，老年人和年轻人存在很大不同，她们也希望观察这种方法对老年动物中风的治疗效果。

其他一些学者也在探索类似的方法进行中风的治疗，例如有学者用聚合物包裹其他生长因子和细胞因子。日本名古屋大学用明胶微颗粒包裹胰岛素样生长因子1，发现能提高中风后室下回脑组织神经元数量，肝细胞生长因子可以提高该区域神经细胞向损伤区域迁移。

神经再生研究领域面临挑战巨大，但Shoichet和 Morshead对她们的技术充满信心，并认为将能有效解决中风治疗问题。

http://www.nature.com/nature/journal/v510/n7506_supp/full/510S6a.html