快速3D打印技术催生新的脊髓治疗办法

一种3D打印的2毫米植入物（略大于一分硬币的厚度），用作修复大鼠脊髓损伤的支架。H形核心周围的点是中空的门户，植入的神经干细胞可以通过这些门体将轴突延伸到宿主组织中。

据《3D打印商情》了解，在近期的《Nature Medicine》刊物上，一组来自加州大学圣地亚哥分校医学院和医学工程研究所的研究团队发表了一篇论文称，他们利用新的3D打印技术开发出一种脊髓植入物，可促进受伤部位的神经生长，恢复连接并丧失功能。

该团队首次使用快速3D打印技术生产充满神经干细胞的脊髓，并将其成功植入严重脊髓损伤大鼠的部位。

“在近年来的论文中，我们逐渐接近脊髓损伤中受损轴突的丰富，长距离再生的目标，这是任何真正恢复身体功能的基础。”联合资深作者Mark Tuszynski（加州大学圣地亚哥分校医学院神经科学教授，转化神经科学研究所所长MD博士）说。

在大鼠模型中，支架显示组织再生，干细胞存活和神经干细胞轴突的扩张——神经细胞上的长而线状的延伸，伸出以连接到其他细胞——从支架到宿主脊髓。

“这项新工作使我们更接近真实的东西，因为3D脚手架概括了脊髓中纤细，捆绑的轴突阵列。”共同第一作者，Tuszynski实验室助理项目科学家Kobi Koffler博士说，“它有助于组织再生轴突，以复制受损前脊髓的解剖结构。”

几个月后，大鼠的脊髓组织完全重新穿过损伤并连接宿主脊髓的切断末端。经处理的大鼠后腿恢复显著的功能性运动改善。

“这标志着进行临床试验以修复人体脊髓损伤的另一个关键步骤。”科夫勒说，脚手架提供稳定的物理结构，支持神经干细胞的持续植入和存活。

“它似乎可以保护嫁接干细胞免受脊髓损伤的毒性、炎症环境的影响，并有助于完全引导轴突穿过病变部位。”他补充道。

神经干细胞也能够存活，因为大鼠的循环系统穿透植入物，以形成功能性血管网络。

研究人员选择了快速3D打印技术，使他们能够生产出模仿中枢神经系统结构的支架。该技术允许它们将轴突从脊髓损伤的一端对准另一端，而支架保持它们以引导它们在正确的方向上生长以完成脊髓连接。

每个植入物由几个200微米宽的通道组成，这些通道引导神经干细胞和轴突沿着受损脊髓的长度生长。研究人员使用3D打印技术，在不到两秒的时间内完成了2毫米大小的植入物。

该团队认为该技术可扩展至人体脊髓尺寸，并作为概念验证，他们在10分钟内打印出4厘米大小的植入物，这些植入物是通过对受伤人体脊髓进行MRI扫描建模的。

“这显示了我们3D打印技术的灵活性。”联合第一作者，陈氏集团的纳米工程博士后研究员Wei Zhu博士说，“无论大小和形状如何，我们都可以快速打印出与主脊髓损伤部位相匹配的植入物。”

为了进一步证明这一点，研究人员正在扩大他们的技术并在更大的动物模型上进行测试。他们还计划在脊髓支架内加入蛋白质，进一步刺激干细胞存活和轴突生长。

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