一種3D打印的2毫米植入物（略大于一分硬幣的厚度），用作修復(fù)大鼠脊髓損傷的支架。H形核心周圍的點(diǎn)是中空的門戶，植入的神經(jīng)干細(xì)胞可以通過這些門體將軸突延伸到宿主組織中。
據(jù)《3D打印商情》了解，在近期的《Nature Medicine》刊物上，一組來自加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院和醫(yī)學(xué)工程研究所的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇論文稱，他們利用新的3D打印技術(shù)開發(fā)出一種脊髓植入物，可促進(jìn)受傷部位的神經(jīng)生長(zhǎng)，恢復(fù)連接并喪失功能。
該團(tuán)隊(duì)首次使用快速3D打印技術(shù)生產(chǎn)充滿神經(jīng)干細(xì)胞的脊髓，并將其成功植入嚴(yán)重脊髓損傷大鼠的部位。
“在近年來的論文中，我們逐漸接近脊髓損傷中受損軸突的豐富，長(zhǎng)距離再生的目標(biāo)，這是任何真正恢復(fù)身體功能的基礎(chǔ)。”聯(lián)合資深作者M(jìn)ark Tuszynski（加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)教授，轉(zhuǎn)化神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)MD博士）說。
在大鼠模型中，支架顯示組織再生，干細(xì)胞存活和神經(jīng)干細(xì)胞軸突的擴(kuò)張——神經(jīng)細(xì)胞上的長(zhǎng)而線狀的延伸，伸出以連接到其他細(xì)胞——從支架到宿主脊髓。
“這項(xiàng)新工作使我們更接近真實(shí)的東西，因?yàn)?D腳手架概括了脊髓中纖細(xì)，捆綁的軸突陣列?！惫餐谝蛔髡撸琓uszynski實(shí)驗(yàn)室助理項(xiàng)目科學(xué)家Kobi Koffler博士說，“它有助于組織再生軸突，以復(fù)制受損前脊髓的解剖結(jié)構(gòu)。”
幾個(gè)月后，大鼠的脊髓組織完全重新穿過損傷并連接宿主脊髓的切斷末端。經(jīng)處理的大鼠后腿恢復(fù)顯著的功能性運(yùn)動(dòng)改善。
“這標(biāo)志著進(jìn)行臨床試驗(yàn)以修復(fù)人體脊髓損傷的另一個(gè)關(guān)鍵步驟?！笨品蚶照f，腳手架提供穩(wěn)定的物理結(jié)構(gòu)，支持神經(jīng)干細(xì)胞的持續(xù)植入和存活。
“它似乎可以保護(hù)嫁接干細(xì)胞免受脊髓損傷的毒性、炎癥環(huán)境的影響，并有助于完全引導(dǎo)軸突穿過病變部位?！彼a(bǔ)充道。
神經(jīng)干細(xì)胞也能夠存活，因?yàn)?/span>大鼠的循環(huán)系統(tǒng)穿透植入物，以形成功能性血管網(wǎng)絡(luò)。
研究人員選擇了快速3D打印技術(shù)，使他們能夠生產(chǎn)出模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的支架。該技術(shù)允許它們將軸突從脊髓損傷的一端對(duì)準(zhǔn)另一端，而支架保持它們以引導(dǎo)它們?cè)谡_的方向上生長(zhǎng)以完成脊髓連接。
每個(gè)植入物由幾個(gè)200微米寬的通道組成，這些通道引導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞和軸突沿著受損脊髓的長(zhǎng)度生長(zhǎng)。研究人員使用3D打印技術(shù)，在不到兩秒的時(shí)間內(nèi)完成了2毫米大小的植入物。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為該技術(shù)可擴(kuò)展至人體脊髓尺寸，并作為概念驗(yàn)證，他們?cè)?0分鐘內(nèi)打印出4厘米大小的植入物，這些植入物是通過對(duì)受傷人體脊髓進(jìn)行MRI掃描建模的。
“這顯示了我們3D打印技術(shù)的靈活性?！甭?lián)合第一作者，陳氏集團(tuán)的納米工程博士后研究員Wei Zhu博士說，“無論大小和形狀如何，我們都可以快速打印出與主脊髓損傷部位相匹配的植入物。”
為了進(jìn)一步證明這一點(diǎn)，研究人員正在擴(kuò)大他們的技術(shù)并在更大的動(dòng)物模型上進(jìn)行測(cè)試。他們還計(jì)劃在脊髓支架內(nèi)加入蛋白質(zhì)，進(jìn)一步刺激干細(xì)胞存活和軸突生長(zhǎng)。
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