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3D列印脊髓支架恢復受傷大鼠運動功能,應用可擴展至人類

科技日報華盛頓1月14日電 (記者瀏海英)美國加州大學聖迭戈分校醫學院和醫學工程研究所的研究人員14日在《自然·醫學》雜誌上發表論文稱,他們首次利用快速3D列印技術,製造出模仿中樞神經系統結構的脊髓支架,在裝載神經幹細胞後被植入脊髓嚴重受損的大鼠脊柱內,成功幫助大鼠恢復了運動功能。

這一支架模仿中樞神經系統結構設計,呈圓形,厚度僅有兩毫米,支架中間為H型結構,周圍則是數十個直徑200微米左右的微小通道,用於引導植入的神經幹細胞和軸突沿著脊髓損傷部位生長。在大鼠模型實驗中,研究人員將裝有神經幹細胞的支架移植到大鼠脊髓嚴重損傷的部位。幾個月後,新的脊髓組織在損傷部位完全再生,並與宿主脊髓有效連接,大鼠後腿的運動功能得到顯著改善。

研究人員稱,3D列印支架提供了一種穩定的物理結構,能夠保證植入的幹細胞免受損傷部位毒性及炎症環境的影響,並幫助軸突完全穿過病變部位。這一實驗的成功,表明他們已向修複人體脊髓損傷的目標邁出了關鍵一步。

在該研究中,團隊使用了快速3D列印技術,2毫米厚的脊髓支架僅需1.6秒即可列印完成,若使用傳統的噴墨印表機,則需要數個小時才能完成這樣的工作。研究人員表示,這一方法應用也可擴展至人類,推動人體脊髓損傷修複臨床試驗的開展。作為概念驗證,他們根據實際人體脊髓損傷的核磁共振成像掃描建模,製作了長度為4厘米的脊髓支架,而完成這一支架的列印也僅需10分鐘。

總編輯圈點

前幾年3D列印大火,現在看來,最有前途的應用領域可能是醫療。尤其是隨著幹細胞療法慢慢成熟,移植的支架需要非標準的、定製的,除了3D列印沒有更好的替代方法。實際上,3D列印模型如今已應用於手術前的演示和演練。期待這項“軟”科技能盡早成為醫生的好幫手。

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