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3D打印

生物3D打印神經(jīng)化構(gòu)建體用于多種組織再生與功能恢復(fù)方面獲進(jìn)展

激光制造網(wǎng) 來源:上海硅酸鹽研究所2024-04-11 我要評論(0 )   

神經(jīng)作為人體的中樞系統(tǒng),在調(diào)節(jié)和控制其他組織/器官的生理功能和代謝穩(wěn)態(tài)等方面發(fā)揮作用。此外,組織再生是動態(tài)且復(fù)雜的生理過程,需要多種信號、細(xì)胞和生長因子的協(xié)同...

神經(jīng)作為人體的中樞系統(tǒng),在調(diào)節(jié)和控制其他組織/器官的生理功能和代謝穩(wěn)態(tài)等方面發(fā)揮作用。此外,組織再生是動態(tài)且復(fù)雜的生理過程,需要多種信號、細(xì)胞和生長因子的協(xié)同作用。在損傷初期,神經(jīng)率先感知損傷信號并做出反應(yīng),通過分泌多種神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽等調(diào)節(jié)再生微環(huán)境,從而積極參與組織再生。因此,構(gòu)建具有神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的生物活性支架,對于加速組織再生與恢復(fù)生理功能頗為重要。

近日,中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員吳成鐵帶領(lǐng)的團(tuán)隊,在生物3D打印神經(jīng)構(gòu)建體用于復(fù)雜組織再生方面取得進(jìn)展。針對神經(jīng)調(diào)控組織再生及功能化這一關(guān)鍵要素,該研究將硅酸鹽生物陶瓷基生物墨水與神經(jīng)干細(xì)胞相結(jié)合,采用生物3D打印技術(shù),構(gòu)建出神經(jīng)化構(gòu)建體。研究發(fā)現(xiàn),硅酸鹽生物陶瓷賦予神經(jīng)構(gòu)建體神經(jīng)活性和多細(xì)胞調(diào)控功能,使其可作為通用的神經(jīng)化平臺以促進(jìn)多種組織的修復(fù)再生與功能恢復(fù)。

該研究基于鋰、鈣、硅元素的促神經(jīng)分化及神經(jīng)保護(hù)作用,開發(fā)了基于Li-Ca-Si(LCS)生物陶瓷的生物墨水,并將其與神經(jīng)干細(xì)胞結(jié)合,運(yùn)用生物3D打印技術(shù)制備出功能化的神經(jīng)構(gòu)建體。研究發(fā)現(xiàn),LCS基生物墨水釋放的多種活性離子能夠通過PI3K-AKT通路促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元方向分化并誘導(dǎo)神經(jīng)元成熟,展現(xiàn)出神經(jīng)調(diào)控活性。此外,基于LCS生物墨水的神經(jīng)構(gòu)建體,展現(xiàn)出良好的多細(xì)胞調(diào)控功能,促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化、內(nèi)皮細(xì)胞的成血管化以及與肌肉細(xì)胞形成神經(jīng)肌肉接頭等。在全橫斷脊髓損傷模型中,神經(jīng)構(gòu)建體能夠刺激神經(jīng)分化及血管化,促進(jìn)脊髓損傷再生及恢復(fù)老鼠下肢運(yùn)動功能;在顱骨損傷模型中,神經(jīng)構(gòu)建體可以誘導(dǎo)新生骨的形成、骨整合、血管化和神經(jīng)支配,實(shí)現(xiàn)神經(jīng)/血管化骨再生;在體積性肌肉損傷模型中,神經(jīng)構(gòu)建體能夠誘導(dǎo)肌纖維的形成與成熟、血管化并增強(qiáng)神經(jīng)支配,實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)/血管化肌肉再生。

該研究從神經(jīng)調(diào)節(jié)組織再生角度出發(fā)制備的基于生物陶瓷/神經(jīng)干細(xì)胞的神經(jīng)構(gòu)建體為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜組織再生提供了潛在策略,并為新一代復(fù)雜組織工程生物材料的設(shè)計提供新思路。相關(guān)研究成果以Bioprinting of inorganic-biomaterial/neural-stem-cell constructs for multiple tissue regeneration and functional recovery為題,發(fā)表在《國家科學(xué)評論》(National Science Review)上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊計劃等的支持。

生物3D打印基于無機(jī)材料/神經(jīng)干細(xì)胞的神經(jīng)化構(gòu)建體促進(jìn)脊髓、顱骨和肌肉損傷等組織再生與功能恢復(fù)



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