我國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)3D打印的藥物神經(jīng)繃帶

魔猴君  行業(yè)資訊   1522天前

來(lái)自中國(guó)四川大學(xué)和廈門大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了3D打印的自粘繃帶，能夠提供神經(jīng)修復(fù)藥物。該小組制造的紗布包括兩個(gè)點(diǎn)擊激活的水凝膠層和一個(gè)內(nèi)部區(qū)域，可以裝載再生藥物。一旦包裹在受傷的神經(jīng)部位周圍，該裝置就會(huì)以刺激周圍神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)的方式釋放藥物。未來(lái)，科學(xué)家們相信，他們新穎的3D打印敷料設(shè)計(jì)可以在進(jìn)行廣泛的神經(jīng)修復(fù)手術(shù)（如神經(jīng)性腹瀉）時(shí)為醫(yī)生提供幫助。

中國(guó)團(tuán)隊(duì)的3D打印繃帶（如圖）被證明能夠存儲(chǔ)和釋放增強(qiáng)細(xì)胞的藥物有效載荷。圖片來(lái)自《高級(jí)科學(xué)》雜志

神經(jīng)外傷的新療法

從運(yùn)動(dòng)事故到腫瘤等多種疾病，可能會(huì)損傷周圍神經(jīng)，但在受影響的區(qū)域，幾乎總是伴隨著感覺(jué)功能的喪失。盡管PNS具有再生能力，并且能夠在某些情況下自行恢復(fù)，但這在很大程度上取決于受傷的程度和規(guī)模。

在某些情況下，必須部署神經(jīng)性腹瀉術(shù)（專門手術(shù)）以將神經(jīng)縫合在一起，但是根據(jù)美國(guó)空軍的研究，只有50％的治療是成功的。為了使該程序更有效，許多科學(xué)家目前正在研究創(chuàng)建更有利的環(huán)境，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)并引發(fā)更積極反應(yīng)的方法。

2019年，四川大學(xué)的另一個(gè)小組將PNS藥物納入了神經(jīng)引導(dǎo)支架（NGS’），該支架旨在釋放至受傷神經(jīng)部位附近?；谥Ъ艿姆椒ǖ膯?wèn)題在于它們通常不準(zhǔn)確，導(dǎo)致藥物泄漏到周圍組織中，并有產(chǎn)生副作用的風(fēng)險(xiǎn)。

除了泄漏外，NGS'的安裝也很棘手，這對(duì)于在細(xì)膩的神經(jīng)末梢周圍使用不是很理想，神經(jīng)末梢需要仔細(xì)治療以避免進(jìn)一步的損傷。同時(shí)，3D打印技術(shù)在制造NGS'方面顯示出了巨大的潛力，該產(chǎn)品可以預(yù)裝藥物并在受傷部位就地釋放。在這種注入藥物的增材制造方法的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)著手制造自己的可生物降解的神經(jīng)修復(fù)解決方案。

使用DLP打印工藝，該團(tuán)隊(duì)能夠在內(nèi)部注入藥物的水凝膠制造繃帶。圖片來(lái)自《高級(jí)科學(xué)》雜志。

科學(xué)家的“可點(diǎn)擊” 3D打印繃帶

為了創(chuàng)建自己的自粘繃帶，研究人員使用數(shù)字光處理（DLP）3D打印機(jī)將一組可點(diǎn)擊的官能化單體聚合為矩形。對(duì)于每個(gè)結(jié)構(gòu)的第二層，部署了一種不同的墨水，其中包含XMU-MP-1納米顆粒，該藥物用于促進(jìn)患者蛋白質(zhì)和細(xì)胞的生長(zhǎng)。

軋制并自粘后，紗布變成包裹狀，藥物裝載的“磨碎”側(cè)的厚度為139 μm，聚合物側(cè)的厚度為110 μm。為了驗(yàn)證繃帶的體內(nèi)愈合能力，研究小組著手進(jìn)行了一系列生物相容性測(cè)試。初步評(píng)估表明，附加的傷口敷料暴露于“ Schwann”細(xì)胞，這對(duì)于保持PNS中神經(jīng)纖維的存活通常至關(guān)重要。結(jié)果表明，該團(tuán)隊(duì)的3D打印紗布并未對(duì)細(xì)胞活力產(chǎn)生負(fù)面影響，而藥物釋放分析表明，十小時(shí)之內(nèi)，水凝膠就溶解了。

通過(guò)將促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的藥物包裹在聚合物殼中，研究人員能夠精確地控制其擴(kuò)散速度。圖片來(lái)自《高級(jí)科學(xué)》雜志。

在下一個(gè)測(cè)試階段，將繃帶注射到實(shí)驗(yàn)大鼠的背部，并在15周的時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行觀察。植入物未引起視覺(jué)發(fā)炎，并表現(xiàn)出良好的生物相容性，證明該裝置能夠在體內(nèi)使用，而不會(huì)引起刺激或身體排斥。

隨后進(jìn)行了大鼠坐骨神經(jīng)的體內(nèi)手術(shù)，在此期間，研究小組3D打印的水凝膠繃帶的表面張力使其能夠滾動(dòng)并粘附在患處。三個(gè)月后，研究人員重新打開(kāi)傷口，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)已完全愈合，其裝置已成為其恢復(fù)的關(guān)鍵。在測(cè)試過(guò)程中證明他們的附加敷料可以部署其藥物有效載荷而不會(huì)損壞附近的組織后，該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為他們的方法是成功的。通過(guò)進(jìn)一步的研究和優(yōu)化，科學(xué)家希望他們的繃帶既可以在現(xiàn)有的手術(shù)中使用，也可以開(kāi)發(fā)出用于神經(jīng)修復(fù)的新型生物材料。

3D打印和修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)

使用增材制造來(lái)輔助神經(jīng)細(xì)胞修復(fù)本身并不是一個(gè)新穎的概念，并且近年來(lái)有許多研究人員以這種方式應(yīng)用了該技術(shù)。加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出3D打印的組織支架，可用于治療受損的周圍神經(jīng)。經(jīng)證明，生物印刷的支架比以前的水凝膠在機(jī)械上更穩(wěn)定，并且也顯示出更大的細(xì)胞活力。

同樣，日本京都大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新的3D打印再生神經(jīng)組織的方法。通過(guò)在“針陣列”中制作細(xì)胞，該團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑺鼈冎苯幼⑸涞绞軅课弧?/span>

在其他地方，澳大利亞臥龍崗大學(xué)的科學(xué)家成功地通過(guò)3D打印了通常在大腦中發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)細(xì)胞。研究人員認(rèn)為，他們的工作可能是朝著創(chuàng)建用于治療各種精神疾病的合成組織邁出的重要的第一步。

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