中科院苏州纳米所在生物 3D 打印用于脊髓损伤修复研究中获进展

4 月 13 日消息 据中国科学院网站，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张智军团队利用生物 3D 打印技术，构建了一种具有脊髓仿生结构的神经支架，为 NSCs 的存活及向神经元分化提供了良好的微环境，应用于 SD 大鼠的脊髓损伤治疗（图 1）。

图 1.（a）HBC/HA/MA 生物墨水中发生的交联反应；（b）生物 3D 打印仿脊髓结构神经支架用于脊髓损伤修复示意图

据介绍，该治疗策略中，研究人员创新性地设计、制备出由羟丁基壳聚糖（HBC）、巯基透明质酸（HA-SH）、二乙烯砜基透明质酸（HA-VS）及基质胶（MA）组成的具有良好可打印性和生物相容性的生物墨水 HBC/HA/MA。利用 HBC 优异的温度响应性及 HA-SH 与 HA-VS 间迈克尔加成反应的自发二次交联，“一步法”实现了负载 NSCs 的神经支架生物 3D 打印。打印过程流畅、打印线条固化速度快（37 ℃ 20 s 内成胶）、成型后的支架结构稳定、打印后支架内 NSCs 的存活率可达 95%。随后，研究人员通过优化生物信号（MA）、力学性能、孔径大小等因素，有效增强了细胞 - 细胞以、细胞 - 支架之间的相互作用，从而显著促进了 NSCs 向神经元分化。在此基础上，研究人员考察了该 3D 神经支架在 SCI 大鼠中对脊髓损伤的修复效果。实验结果表明，在 3D 打印支架的保护下植入的 NSCs 在体内存活时间长达 12 周，并且分化成神经元，形成神经纤维，实现轴突再生，从而改善了 SCI 大鼠后肢运动功能（图 2）。

图 2.（a）生物打印脊髓结构 NSCs 支架移植入脊髓全横断 SD 大鼠体内；（b）手术移植后 12 周，SCI 大鼠后肢运动 BBB 评分；（c）生物打印支架内 NSCs 分化为神经元以及少突胶质细胞的免疫荧光染色图

了解到，该研究为生物 3D 打印快速精准构建神经仿生支架及其在脊髓损伤修复等再生医学领域的应用提供了一种新策略。相关研究成果以 3D bioprinted neural tissue constructs for spinal cord injury repair 为题，发表在 Biomaterials 上。

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