3 d打印移植治疗脊髓损伤的促进神经细胞生长

第一次,加州大学圣地亚哥医学院的研究人员和医学工程研究所使用快速三维打印技术来创建一个脊髓,然后成功地植入支架,含有神经干细胞、成严重的脊髓损伤大鼠的网站。

植入,在1月14日发表的一项研究中描述的问题自然医学,旨在促进神经生长脊髓伤害,恢复连接和失去功能。在大鼠模型中,支架支持组织再生,干细胞神经干细胞的存活和扩张轴突的脚手架和进入宿主脊髓。

“近年来,报纸,我们逐步逼近的目标丰富,长途受伤在脊髓轴突的再生受伤,是任何真正的恢复身体功能的基础,”文章的第二作者Mark Tuszynski说,医学博士,博士,神经科学教授和主任平移加州大学圣地亚哥分校医学院的神经科学研究所。神经轴突长,细长的扩展细胞接触连接到其他细胞。

“新工作使我们更接近真实的东西,”科比·Koffler co-first作者补充说,博士,助理项目科学家Tuszynski的实验室,“因为三维支架概括纤细,捆绑数组的脊髓轴突。它帮助组织再生轴突的解剖复制pre-injured脊髓。”

文章的第二作者Shaochen Chen博士,教授和教员纳米工程工程研究所的医学在加州大学圣地亚哥分校,和他的同事使用快速三维打印技术来创建一个脚手架,模仿中枢神经系统结构。

“就像一座桥,它将从一个脊髓损伤后再生轴突。轴突本身可以在任何方向扩散和再生,但支架使轴突,引导他们成长在正确的方向上完成脊髓连接,”陈说。

更快、更精确的印刷

植入物包含几十个小,200微米宽渠道(人类头发宽度的两倍),引导神经干细胞和轴突生长沿着脊髓损伤的长度。陈的团队使用的印刷技术生产two-millimeter-sized植入物在1.6秒。传统的喷嘴打印机需要几个小时才能产生更简单的结构。

这个过程是可伸缩的人类脊髓尺寸。作为概念证明,研究人员打印four-centimeter-sized植入建模从核磁共振扫描实际的人脊髓损伤。这些都是印刷在10分钟。

“这表明我们的三维打印技术的灵活性,”朱co-first作者魏说,博士,博士后陈水扁的纳米工程组。“我们可以快速打印出一个刚好的植入与宿主脊髓受伤的网站的无论大小和形状。”

恢复失去连接

研究者嫁接two-millimeter植入物,含有神经干细胞、成严重的脊髓损伤大鼠的网站。几个月后,新的脊髓组织再生已经完全在损伤和切断的宿主脊髓相连。治疗大鼠恢复重要的功能性运动改善他们的后腿。

“这是另一个关键一步进行临床试验来修复脊髓损伤的人,“Koffler说。“脚手架提供了一个稳定的物理结构,支持一致的移植和神经干细胞的生存。似乎使移植干细胞往往有毒,脊髓损伤的炎性环境,帮助引导轴突病变部位完全。”

此外,治疗大鼠的循环系统已经渗透进内植入物形成功能的血管网络,帮助神经干细胞生存。

“血管化的主要障碍之一在工程组织植入体内可以持续很长一段时间,”朱说。“3 d打印组织血管需要足够的营养和排泄废物。我们组所做的工作在3 - d打印的血管网络,但我们并没有包括在这个工作。生物学是自然负责为我们由于优秀三维支架的生物相容性。”

两个长期的进步标志着交叉线的工作在加州大学圣地亚哥分校医学院的雅各布斯工程学院与稳定,循序渐进。科学家们目前正在扩大对大动物模型技术和测试准备潜在的人体试验。下一步还包括合并脊髓支架内的蛋白质,进一步刺激干细胞生存和突产物。

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