3D打印的植入物可治疗大鼠脊髓损伤

加州大学圣地亚哥分校医学院和医学工程学院的研究人员首次使用快速3D打印技术创建了脊髓，然后成功地将装有神经干细胞的支架植入严重的脊髓部位大鼠脊髓损伤。

这种植入物在1月14日的《自然医学》杂志上发表的一项研究中进行了描述，旨在促进脊髓损伤，恢复连接和失去功能时神经的生长。在大鼠模型中，支架可支持组织再生，干细胞存活以及神经干细胞轴突从支架向宿主脊髓扩展。

共同资深作者Mark Tuszynski说：“近年来和论文中，我们已逐步接近实现脊髓损伤中轴突丰富，远距离再生的目标，这对于任何真正恢复身体机能至关重要。” ，医学博士，博士学位，加州大学圣地亚哥分校医学院神经科学教授和转化神经科学研究所所长。轴突是神经细胞上长而呈线状的延伸，延伸至其他细胞。

Tuszynski实验室的助理项目科学家，共同第一作者Kobi Koffler博士补充说：“新工作使我们更加接近真实事物，因为3D支架可以再现脊髓中细长的，成束的轴突阵列。它有助于组织再生轴突来复制受伤前脊髓的解剖结构。”

共同资深作者，邵少成博士，纳米工程学教授，加州大学圣地亚哥分校医学工程学院的教职员工和同事们使用快速3D打印技术创建了模仿中枢神经系统结构的支架。

就像桥梁一样，它使再生轴突从脊髓损伤的一端对准另一端。轴突本身可以在任何方向扩散和再生，但是支架可以使轴突保持秩序，引导轴突朝正确的方向生长以完成脊髓连接。” Chen说。

更快，更精确的打印

植入物包含数十个微小的200微米宽的通道(是人类头发的两倍)，可引导神经干细胞和轴突沿脊髓损伤的长度生长。Chen团队使用的打印技术可在1.6秒内生产出两毫米大小的植入物。传统的喷嘴打印机需要几个小时才能生产出更简单的结构。

该过程可扩展至人类脊髓大小。作为概念验证，研究人员打印了四厘米大小的植入物，该植入物是根据MRI扫描实际的人体脊髓损伤建模的。这些在10分钟内打印出来。

“这显示了我们3D打印技术的灵活性，” Chen团队的纳米工程博士后研究员，共同第一作者魏竹说。“无论大小和形状如何，我们都可以快速打印出恰好与宿主脊髓受伤部位相匹配的植入物。”

恢复丢失的连接

研究人员将装有神经干细胞的两毫米植入物移植到大鼠严重脊髓损伤的部位。几个月后，新的脊髓组织在损伤处完全再生长，并连接了宿主脊髓的两端。经治疗的大鼠后腿恢复了明显的功能性运动改善。

科夫勒说：“这标志着进行临床试验以修复人的脊髓损伤的又一关键步骤。”支架提供了稳定的物理结构，支持神经干细胞的持续植入和存活。似乎可以将移植的干细胞从脊髓损伤的通常有毒的炎症环境中屏蔽出来，并帮助将轴突完全引导通过病变部位。”

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