一種3D打印的2毫米植入物（略大于一分硬幣的厚度），用作修復大鼠脊髓損傷的支架。H形核心周圍的點是中空的門戶，植入的神經干細胞可以通過這些門體將軸突延伸到宿主組織中。
據《3D打印商情》了解，在近期的《Nature Medicine》刊物上，一組來自加州大學圣地亞哥分校醫學院和醫學工程研究所的研究團隊發表了一篇論文稱，他們利用新的3D打印技術開發出一種脊髓植入物，可促進受傷部位的神經生長，恢復連接并喪失功能。
該團隊首次使用快速3D打印技術生產充滿神經干細胞的脊髓，并將其成功植入嚴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，長距離再生的目標，這是任何真正恢復身體功能的基礎。”聯合資深作者Mark Tuszynski（加州大學圣地亞哥分校醫學院神經科學教授，轉化神經科學研究所所長MD博士）說。
在大鼠模型中，支架顯示組織再生，干細胞存活和神經干細胞軸突的擴張——神經細胞上的長而線狀的延伸，伸出以連接到其他細胞——從支架到宿主脊髓。
“這項新工作使我們更接近真實的東西，因為3D腳手架概括了脊髓中纖細，捆綁的軸突陣列。”共同第一作者，Tuszynski實驗室助理項目科學家Kobi Koffler博士說，“它有助于組織再生軸突，以復制受損前脊髓的解剖結構。”
幾個月后，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。經處理的大鼠后腿恢復顯著的功能性運動改善。
“這標志著進行臨床試驗以修復人體脊髓損傷的另一個關鍵步驟。”科夫勒說，腳手架提供穩定的物理結構，支持神經干細胞的持續植入和存活。
“它似乎可以保護嫁接干細胞免受脊髓損傷的毒性、炎癥環境的影響，并有助于完全引導軸突穿過病變部位。”他補充道。
神經干細胞也能夠存活，因為大鼠的循環系統穿透植入物，以形成功能性血管網絡。
研究人員選擇了快速3D打印技術，使他們能夠生產出模仿中樞神經系統結構的支架。該技術允許它們將軸突從脊髓損傷的一端對準另一端，而支架保持它們以引導它們在正確的方向上生長以完成脊髓連接。
每個植入物由幾個200微米寬的通道組成，這些通道引導神經干細胞和軸突沿著受損脊髓的長度生長。研究人員使用3D打印技術，在不到兩秒的時間內完成了2毫米大小的植入物。
該團隊認為該技術可擴展至人體脊髓尺寸，并作為概念驗證，他們在10分鐘內打印出4厘米大小的植入物，這些植入物是通過對受傷人體脊髓進行MRI掃描建模的。
“這顯示了我們3D打印技術的靈活性。”聯合第一作者，陳氏集團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。”
為了進一步證明這一點，研究人員正在擴大他們的技術并在更大的動物模型上進行測試。他們還計劃在脊髓支架內加入蛋白質，進一步刺激干細胞存活和軸突生長。
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