Characterization and preclinical evaluation of electrospun polyvinyl alcohol-based wraps for peripheral nerve injury recovery

Peripheral nerve injuries often require surgical repair, and nerve wraps are increasingly used to support regeneration and limit scar formation. This study investigated electrospun poly(vinyl alcohol) (PVA)‑based membranes as an alternative bioresorbable wrap for peripheral nerve repair. PVA and PVA/carbon nanotube (MWCNT) scaffolds were fabricated by electrospinning, crosslinked, and characterized for ultrastructure, mechanical properties, and cytocompatibility. A preclinical trial was conducted on twelve Sprague‑Dawley rats undergoing sciatic nerve transection and reverse autograft, randomized into three groups: autograft alone, autograft with PVA wrap, and autograft with PVA/MWCNT wrap. All animals tolerated the procedure well. At 12 weeks, explanted nerves and gastrocnemius muscles were analysed by histological, immunohistochemical, and morphometric methods. The PVA wrap significantly reduced perineural adhesions compared to autograft alone, while the PVA/MWCNT group showed a more pronounced fibrotic response. Functional recovery was improved in the PVA wrap group, with minimal inflammation and preserved muscle architecture. These findings indicate that electrospun PVA wraps, particularly without MWCNT addition, represent a promising, effective, and potentially more affordable alternative to commercial devices for managing peripheral nerve injuries without substance loss.

Le lesioni dei nervi periferici richiedono frequentemente un trattamento chirurgico e l'impiego di nerve wraps è sempre più diffuso per favorire la rigenerazione nervosa e limitare la formazione di tessuto cicatriziale. Tuttavia, i dispositivi attualmente disponibili in commercio presentano costi elevati e un'efficacia non sempre ottimale nel prevenire l'infiltrazione fibro-connettivale, limitandone l'applicazione clinica su larga scala. Il presente studio ha valutato membrane elettrofilate a base di alcool polivinilico (PVA) come alternativa riassorbibile per il trattamento delle lesioni dei nervi periferici. Scaffold di PVA e di PVA + nanotubi di carbonio multi-walled (MWCNT) sono stati prodotti mediante elettrospinning, reticolati chimicamente e caratterizzati dal punto di vista ultrastrutturale, meccanico e della citocompatibilità. Successivamente, al fine di verificare l’efficacia dei wrap, è stato condotto uno studio preclinico in modello animale di lesione. Il nervo sciatico sinistro di n=12 ratti Sprague-Dawley è stato esposto; quindi, un segmento della lunghezza di 1 cm è stato sezionato e suturato dopo inversione. Gli animali sono stati dunque randomizzati in tre gruppi sperimentali: i) solo autoinnesto; ii) autoinnesto + wrap in PVA; iii) autoinnesto associato + wrap in PVA+MWCNT-S. Tutti gli animali hanno tollerato l'intervento senza complicanze. Dopo 12 settimane, i nervi espiantati e i muscoli gastrocnemi sono stati analizzati mediante valutazioni istologiche, immunoistochimiche e morfometriche. Il wrap in PVA ha determinato una significativa riduzione delle aderenze perineurali rispetto al solo autoinnesto, mentre il gruppo PVA+MWCNT-S ha mostrato una risposta fibrotica più marcata. Inoltre, il gruppo trattato con PVA ha evidenziato un migliore recupero funzionale, associato a una minima risposta infiammatoria e a una buona preservazione dell'architettura muscolare. Nel complesso, questi risultati indicano che i wrap elettrofilati in PVA, in particolare nella formulazione priva di MWCNTs, rappresentano un'alternativa promettente, efficace e potenzialmente più economica ai dispositivi commerciali per il trattamento delle lesioni dei nervi periferici senza perdita di sostanza.