3D打印又一醫(yī)學(xué)應(yīng)用,！科學(xué)家用人造脊髓為神經(jīng)“搭橋” 讓癱瘓大鼠再度行走

3D打印技術(shù)就像個“萬能積木”,，能以廉價的成本解決許多傳統(tǒng)技術(shù)難以制造的產(chǎn)品問題,。目前3D打印在醫(yī)療方面的應(yīng)用有醫(yī)療器械,、人造器官等,，甚至連栩栩如生的假肢都能打印出來,。

在最近的一項研究中，科學(xué)家利用最先進的3D技術(shù),，為脊椎受傷的人們帶來了重新行走的希望,。研究人員首次利用快速3D打印技術(shù)制造出脊髓，然后成功地將裝有神經(jīng)干細胞的支架植入大鼠嚴重脊髓損傷的部位,。植入物的目的是促進脊髓損傷的神經(jīng)生長,，恢復(fù)連接和失去的功能。在大鼠中,，支架能夠支持組織再生,、干細胞存活和神經(jīng)干細胞軸突從支架向宿主脊髓的擴展。

該研究的共同高級作者,、加州大學(xué)圣地亞哥分校的馬克•圖斯基(Mark Tuszynski)教授說:“近年來,，我們的研究成果和論文都在不斷地向脊髓損傷中大量、長距離再生軸突的目標邁進,，而軸突的再生對于任何身體功能的真正恢復(fù)都是至關(guān)重要的,。”

軸突是神經(jīng)細胞上長長的,、像線一樣的延伸部分,，它可以延伸到其他細胞。

共同第一作者Kobi Koffler博士是Tuszynski博士實驗室的助理項目科學(xué)家，他說:“這項新工作讓我們更接近真實世界,，因為3D支架再現(xiàn)了脊髓中纖細的,、捆綁的軸突陣列�,！�

“它幫助組織再生軸突來復(fù)制受傷前脊髓的解剖結(jié)構(gòu),。”合著者Shaochen Chen博士利用快速3D打印技術(shù)創(chuàng)造了一個模擬中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的支架,。他說:“它就像一座橋,，將再生軸突從脊髓損傷的一端連接到另一端�,！�

“軸突本身可以向任何方向擴散和再生,，但支架使軸突保持有序，引導(dǎo)它們向正確的方向生長,，從而完成脊髓連接,。”植入物包含數(shù)十個200微米寬的微小通道,，是人類頭發(fā)的兩倍寬,，它們引導(dǎo)神經(jīng)干細胞和軸突沿著脊髓損傷的長度生長。

Chen教授的研究小組使用的打印技術(shù)在1.6秒內(nèi)就可以打印出兩顆毫米大小的植入物,。傳統(tǒng)的噴頭打印機需要幾個小時才能打印出比這簡單許多的結(jié)構(gòu)。根據(jù)研究小組的說法,，這個過程可以擴展到人類脊髓的大小,。

為了證明這一概念，研究人員打印了四厘米大小的植入物,，這些植入物是根據(jù)人體脊髓損傷的核磁共振成像掃描結(jié)果制成的,。
這些東西在10分鐘內(nèi)就被打印出來了。

第一作者之一,、Chen博士團隊的納米工程博士后Wei Zhu博士說:“這顯示了我們3D打印技術(shù)的靈活性,。”我們可以快速打印出一種植入物,，無論大小和形狀如何,，它都能與宿主脊髓受傷的部位相匹配�,！�

研究人員將這兩種毫米大小的植入物植入大鼠嚴重的脊髓損傷部位,，植入物中含有神經(jīng)干細胞。幾個月后,，新的脊髓組織在整個損傷過程中完全再生,，并連接了宿主脊髓的斷端。經(jīng)過治療的大鼠后肢功能恢復(fù)“顯著”改善。Koffler博士說:“這標志著修復(fù)人類脊髓損傷的臨床試驗又向前邁出了關(guān)鍵一步,�,！�

“支架提供了一個穩(wěn)定的物理結(jié)構(gòu)，能夠支持神經(jīng)干細胞的穩(wěn)定移植和存活,�,！薄八�似乎可以保護移植的干細胞免受脊髓損傷的毒性和炎癥環(huán)境的傷害，并幫助引導(dǎo)軸突完全穿過損傷部位,�,！�

他說，接受治療的老鼠的循環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)滲透到植入物內(nèi)部,，形成了功能正常的血管網(wǎng)絡(luò),，這有助于神經(jīng)干細胞的存活。Zhu博士補充說:“血管化是工程組織植入物的主要障礙之一,，這種植入物可以在體內(nèi)保留很長時間,。”“3D打印的組織需要血管系統(tǒng)來獲得足夠的營養(yǎng)和排泄廢物,。我們小組之前做過3D打印血管網(wǎng)絡(luò)的工作,，但是我們沒有把它包含在這個工作中�,！薄坝捎谖覀兊�3D支架具有良好的生物相容性,，生物學(xué)自然會為我們處理這些問題�,！�

現(xiàn)在,，科學(xué)家們正在擴大這項技術(shù)的規(guī)模，并在更大的動物模型上進行試驗,，為可能的人體試驗做準備,。下一步還包括在脊髓支架內(nèi)加入蛋白質(zhì)，進一步刺激干細胞存活和軸突生長,。

研究結(jié)果發(fā)表在《自然醫(yī)學(xué)》雜志上,。

來源：前瞻網(wǎng)