3D打印植入物为脊髓修复带来新希望

摘要：科学家研发出一种3D打印植入物，可向脊髓受损区域提供靶向电刺激以促进神经再生。该植入物以精细导电网模拟脊髓结构，在实验室测试中促进神经元和干细胞生长。通过调整纤维布局，团队提高了植入物效能，为更广泛的医疗应用创造了可能。这种创新方法可能革新脊髓损伤及其他疾病的治疗，得益于工程师、临床医生和患者间的合作。

关键事实：

• 3D打印植入物通过传递电信号刺激神经修复。
• 导电纳米材料和可定制纤维模式促进神经元生长。
• 该技术也可应用于心脏、骨科和神经修复。

来源：爱尔兰皇家外科医学院（RCSI）医学与健康科学大学的RCSIA研究团队开发了一种3D打印植入物，为脊髓损伤区域提供电刺激，为修复神经损伤提供了潜在新途径。有关该3D打印植入物及其在实验室实验中的表现的细节已发表于《先进科学》杂志。研究发现调整植入物内的纤维布局可进一步提高其有效性。

脊髓损伤是一种改变生活的病症，可导致瘫痪、感觉丧失和慢性疼痛。在爱尔兰，超2300名个人和家庭受脊髓损伤困扰，目前尚无有效修复损伤的治疗方法。然而，损伤部位的治疗性电刺激已显示出促进神经细胞（神经元）再生的潜力。

RCSI研究与创新副校长、生物工程与再生医学教授、RCSI组织工程研究小组（TERG）负责人费格尔·奥布莱恩教授解释说：“脊髓损伤后促进神经元再生历来困难，但我们小组正在开发能在损伤部位传导电刺激的导电生物材料，帮助身体修复受损组织。”

该研究由RCSI的TERG和爱尔兰研究中心先进材料与生物工程研究（AMBER）的研究人员主导。团队使用都柏林三一学院化学学院和AMBER的瓦莱里娅·尼科洛西教授实验室的超薄纳米材料（通常用于电池设计等应用），并通过3D打印技术将其整合到柔软的凝胶状结构中。所得植入物模拟人类脊髓结构，有可向细胞导电的细纤维网。实验室测试中，该植入物能有效向神经元和干细胞传递电信号，增强其生长能力。调整植入物内的纤维布局也被发现可进一步提高其有效性。

TERG研究员、该研究的第一作者伊恩·伍兹博士说：“这些3D打印材料使我们能够调节电刺激的传递以控制再生，并可能催生新一代用于创伤性脊髓损伤的医疗设备。”“除了脊髓修复，这项技术在心脏、骨科和神经治疗方面也有应用潜力，在这些领域电信号可推动愈合。”

RCSI和AMBER的研究人员与爱尔兰橄榄球联盟慈善信托（IRFU - CT）合作开展该项目，并组建了一个顾问小组来监督和指导研究。该小组包括重伤的橄榄球运动员、临床医生、神经科学家和研究人员。

伍兹博士说：“通过他们的专业知识，顾问小组帮助我们加深了对脊髓损伤患者生活经历、治疗重点和新兴治疗方法的理解。我们的定期会议使意见、想法和成果得以持续交流。”

资助：该研究得到爱尔兰橄榄球联盟慈善信托、爱尔兰研究中心先进材料与生物工程研究（AMBER）以及爱尔兰研究委员会爱尔兰政府博士后奖学金的支持。

作者：劳拉·安德森

来源：RCSI

联系：劳拉·安德森 - RCSI

图片：图片来源为神经科学新闻《基于MXene的导电微网在仿生透明质酸支架中的3D打印指导并增强神经修复应用中的电刺激》

假设将导电生物材料结构化整合到组织工程支架中可增强神经再生的电活性信号传导。为实现这些MXenes的空间控制分布，采用熔体静电书写技术3D打印具有不同纤维间距（低密度、中密度和高密度）的高度有序的PCL微网，并用MXenes对其进行功能化以提供高度可调节的导电性能（0.081 ± 0.053 - 18.87 ± 2.94 S/m）。在这些支架上接种的神经元的电刺激促进了神经突生长，受微网中纤维间距的影响。结果表明，神经营养支架中导电材料的空间组织可增强对电刺激的关键修复反应，这些仿生MXene - ECM支架为神经创伤修复提供了一种有前景的新方法。