清華新聞網(wǎng)2月7日電 脊髓損傷修復(fù)是一項(xiàng)世界性的醫(yī)學(xué)難題，通常會(huì)導(dǎo)致永久性神經(jīng)功能障礙，目前仍缺乏理想的治療方法。當(dāng)前，基于生物材料的再生醫(yī)學(xué)策略已受到廣泛關(guān)注。特別是通過(guò)生物材料與細(xì)胞的原位組裝形成有生命的仿生微組織，重現(xiàn)天然組織的細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)間復(fù)雜的相互作用。作為組織工程與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的革命性技術(shù)，生物3D打印在以自下而上的組裝方式構(gòu)建仿生類(lèi)組織方面大有可為，且已廣泛應(yīng)用于體外疾病模型構(gòu)建與藥物篩選，而作為移植物用于組織再生修復(fù)的巨大潛力仍待開(kāi)發(fā)。
近日，清華大學(xué)材料學(xué)院王秀梅團(tuán)隊(duì)和清華長(zhǎng)庚醫(yī)院神經(jīng)外科王貴懷主任團(tuán)隊(duì)基于生物3D打印技術(shù)成功制備了一種有生命的類(lèi)神經(jīng)纖維，該纖維由類(lèi)似于天然細(xì)胞外基質(zhì)的水凝膠包裹著高密度的神經(jīng)干細(xì)胞組成，纖維定向排列并組裝為精準(zhǔn)適配脊髓損傷區(qū)域大小的微型類(lèi)組織，可作為移植物進(jìn)行修復(fù)治療（圖1）。研究表明，生物水凝膠為神經(jīng)干細(xì)胞提供了一個(gè)優(yōu)異的生長(zhǎng)微環(huán)境，保障了神經(jīng)干細(xì)胞的原位駐留和高存活，在體外、體內(nèi)均可分化為功能性神經(jīng)元（圖2）。同時(shí)，植入體內(nèi)的類(lèi)神經(jīng)纖維可以顯著改善脊髓損傷后的抑制性微環(huán)境，炎癥細(xì)胞從促炎態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇僭偕鷳B(tài)，促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生，形成神經(jīng)突觸，重塑神經(jīng)回路，并有效整合再生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與宿主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（圖3），從而顯著促進(jìn)脊髓長(zhǎng)距離橫斷后的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)（視頻1）?？偟膩?lái)說(shuō)，此研究利用3D生物打印構(gòu)建的類(lèi)神經(jīng)纖維展現(xiàn)出極其優(yōu)越的神經(jīng)再生能力?；?D生物打印技術(shù)的可定制性，該策略可為個(gè)性化修復(fù)脊髓損傷提供新視角，具有重要意義。
圖1 “活”的類(lèi)神經(jīng)纖維制造及功能示意圖
圖2 “活”的類(lèi)神經(jīng)纖維在體外(a)、體內(nèi)(b)分化為神經(jīng)元
圖3 “活”的類(lèi)神經(jīng)纖維的體內(nèi)修復(fù)及再生功能性評(píng)價(jià)
上述工作以“生物3D打印活的類(lèi)神經(jīng)纖維改善生態(tài)位再生長(zhǎng)距離脊髓損傷”（3D bio-printed living nerve-like fibers refine the ecological niche for long-distance spinal cord injury regeneration）為題，于2月2日在線(xiàn)發(fā)表在生物材料領(lǐng)域期刊《生物活性材料》 （Bioactive Materials）上。清華大學(xué)材料學(xué)院2019級(jí)博士生楊嘉為本論文的第一作者，清華長(zhǎng)庚醫(yī)院神經(jīng)外科住院醫(yī)師楊凱元為本論文的共同第一作者，材料學(xué)院王秀梅研究員、清華長(zhǎng)庚醫(yī)院神經(jīng)中心主任王貴懷教授為共同通訊作者。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、清華精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)基金的支持。
論文鏈接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S2452-199X(23)00035-X
供稿：材料學(xué)院
編輯：陳曉艷
審核：王曉霞
