隨著3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的飛速發(fā)展，科學(xué)家們不斷獲得具有重要意義的發(fā)現(xiàn)。近日，美國(guó)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)首次開發(fā)出了獨(dú)一無(wú)二的3D打印導(dǎo)板（guide），幫助受損的復(fù)雜神經(jīng)再生其感覺和運(yùn)動(dòng)功能。這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究是在明尼蘇達(dá)州進(jìn)行的，有可能幫助到每年成千上萬(wàn)不幸遭遇到神經(jīng)損傷或者相關(guān)疾病的患者。

神經(jīng)再生是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。由于這種復(fù)雜性，在損傷或疾病后的神經(jīng)再生是非常罕見的，因此，神經(jīng)性損傷往往是永久性的?？茖W(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，外圍外圍系統(tǒng)往往具有修復(fù)和再生的特性或能力，但是中樞神經(jīng)系統(tǒng)在大多數(shù)情況下是不能自我修復(fù)和再生。在目前，還沒有發(fā)現(xiàn)人類中樞神經(jīng)損傷之后經(jīng)過(guò)治療恢復(fù)神經(jīng)功能的案例。此外，盡管外周神經(jīng)系統(tǒng)具有再生的能力，但是科學(xué)家們還需要進(jìn)行大量的研究以優(yōu)化環(huán)境并有效地激發(fā)出其再生潛力。如今，有科學(xué)家借助3D打印方法為這一問題找到了一個(gè)解決方案。

根據(jù)最近發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上的一項(xiàng)研究，研究人員將3D成像與3D打印技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)建了一個(gè)植入了生化線索的定制硅膠導(dǎo)板，以幫助神經(jīng)再生。而且這個(gè)3D打印導(dǎo)板的有效性已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)了對(duì)老鼠的測(cè)試。

在測(cè)試中，研究人員用3D掃描儀對(duì)老鼠的坐骨神經(jīng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了逆向工程。這個(gè)神經(jīng)結(jié)構(gòu)被放置在一個(gè)電動(dòng)載物臺(tái)（CR1/M-Z7E，Thorlabs公司）上，然后利用單相機(jī)投影SLS系統(tǒng)（SLS-1，David）從對(duì)老鼠的組織進(jìn)行360度地旋轉(zhuǎn)成像，并生成3D模型。

然后通過(guò)一系列復(fù)雜的過(guò)程（論文原文在此，這里不再贅述），研究人員用一個(gè)專門定制的3D打印機(jī)打印出導(dǎo)板，并摻入3D打印的化學(xué)線索以促進(jìn)運(yùn)動(dòng)和感覺神經(jīng)再生。

一旦制作完成，上述3D打印導(dǎo)板通過(guò)手術(shù)移植到老鼠神經(jīng)的切割端。讓研究團(tuán)隊(duì)非常滿意的是再10—12周之后老鼠的再次行走能力獲得了明顯的提升。

“這是一個(gè)重要的概念證明，代表了3D打印定制的神經(jīng)導(dǎo)板可以用于復(fù)雜神經(jīng)損傷再生。”明尼蘇達(dá)大學(xué)機(jī)械工程教授兼該項(xiàng)研究的首席研究員Michael McAlpine表示。“我們希望未來(lái)有一天在醫(yī)院能夠有一臺(tái)3D掃描儀和3D打印機(jī)可以現(xiàn)場(chǎng)打造定制的神經(jīng)導(dǎo)板，以恢復(fù)患者的神經(jīng)功能。”

據(jù)了解，3D掃描和3D打印這樣的導(dǎo)板大約需要一個(gè)小時(shí)，而老鼠再生神經(jīng)需要數(shù)周時(shí)間。McAlpine稱在此以前的研究只是驗(yàn)證了線性神經(jīng)的在生長(zhǎng)。但是這次是第一次證明定制的導(dǎo)板能夠促進(jìn)像Y形坐骨神經(jīng)這樣具有感覺和運(yùn)動(dòng)分支的復(fù)雜神經(jīng)再生長(zhǎng)。

“最令人興奮的是，我們下一步將會(huì)把這些導(dǎo)板植入人體，而不是老鼠。”McAlpine說(shuō)。但是這中間有一個(gè)很大的挑戰(zhàn)是人的神經(jīng)不能像老鼠的那樣取下來(lái)進(jìn)行全方位的3D掃描。幸運(yùn)的是，McAlpine自有對(duì)策。他說(shuō)，未來(lái)將會(huì)根據(jù)對(duì)于他人或者醫(yī)院里尸體的神經(jīng)組織掃描結(jié)果建立一個(gè)“模型庫(kù)”，以幫助創(chuàng)建與患者匹配的3D打印導(dǎo)板。

除了McAlpine之外，該項(xiàng)目的主要研究者還包括：弗吉尼亞理工大學(xué)的Blake N. Johnson、約翰霍普金斯大學(xué)的Xiaofeng Jia；普林斯頓大學(xué)的Karen Z. Lancaster、Esteban Engel和Lynn W. Enquist。該研究得到了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）、美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局、馬里蘭干細(xì)胞研究基金以及普林斯頓大學(xué)Grand Challenges項(xiàng)目的補(bǔ)助金。