3D打印螺旋神經(jīng)導(dǎo)管解決神經(jīng)缺損中的營養(yǎng)運輸和細胞活性問題

來源：EFL生物3D打印與生物制造

大尺寸神經(jīng)缺損難以自愈，需要植入神經(jīng)引導(dǎo)導(dǎo)管來輔助神經(jīng)再生。然而，目前開發(fā)的神經(jīng)導(dǎo)管大多缺乏營養(yǎng)物質(zhì)運輸、細胞粘附和組織浸潤的表面線索，對于大尺寸缺損的修復(fù)效果欠佳。來自美國康涅狄格大學(xué)的Sangamesh G. Kumbar團隊與印度山姆哈人文與科學(xué)技術(shù)研究院的Dhakshinamoorthy Sundaramurthi團隊合作，開發(fā)了一種多孔螺旋結(jié)構(gòu)的神經(jīng)導(dǎo)管來解決這一痛點。研究人員采用3D打印技術(shù)制備熱塑性聚氨酯（TPU）纖維晶格，結(jié)合聚羥基丁酸酯-羥基戊酸酯共聚物（PHBV）靜電紡絲納米纖維，制備得到的螺旋導(dǎo)管表面積明顯更大，有利于細胞的相互作用。通過調(diào)整TPU填充密度，優(yōu)化導(dǎo)管的機械性能和細胞相容性。將該導(dǎo)管植入10 mm大鼠坐骨神經(jīng)缺損模型中，表現(xiàn)出與自體移植物相當(dāng)?shù)男迯?fù)效果。相關(guān)工作以“Innovative spiral nerve conduits: Addressing nutrient transport and cellular activity for critical-sized nerve defects”為題發(fā)表在《Bioactive Materials》上。

研究要點
1、聚焦臨界大小神經(jīng)缺損：開發(fā)專為長距離神經(jīng)再生而設(shè)計的聚合物螺旋結(jié)構(gòu)神經(jīng)導(dǎo)管，解決現(xiàn)有神經(jīng)導(dǎo)管在大尺寸神經(jīng)缺損修復(fù)中營養(yǎng)運輸、細胞活性等方面的不足。

2、創(chuàng)新的材料設(shè)計：采用熔融沉積成型3D打印技術(shù)制備TPU纖維晶格，改善導(dǎo)管的機械性能；具有取向性的PHBV納米纖維促進營養(yǎng)物質(zhì)運輸和軸突定向生長。

3、性能優(yōu)化：調(diào)整TPU填充密度（25%、35%、50%），改善導(dǎo)管的極限拉伸強度、楊氏模量、斷裂載荷、縫合保持強度。

4、應(yīng)用潛力：與市售神經(jīng)導(dǎo)管相比，TPU/aPHBV導(dǎo)管具有優(yōu)勢，例如螺旋結(jié)構(gòu)為細胞相互作用提供更大面積，納米拓撲結(jié)構(gòu)引導(dǎo)軸突定向延伸等。


文章來源：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.10.028