我國科學家開發3D列印的藥物神經繃帶

中國3D列印網10月29日訊，來自中國四川大學和廈門大學的研究人員已經開發了3D列印的自粘繃帶，能夠提供神經修復藥物。該小組製造的紗布包括兩個點擊激活的水凝膠層和一個內部區域，可以裝載再生藥物。一旦包裹在受傷的神經部位周圍，該裝置就會以刺激周圍神經系統（PNS）中神經膠質細胞生長的方式釋放藥物。未來，科學家們相信，他們新穎的3D列印敷料設計可以在進行廣泛的神經修復手術（如神經性腹瀉）時為醫生提供幫助。

中國團隊的3D列印繃帶（如圖）被證明能夠存儲和釋放增強細胞的藥物有效載荷。圖片來自《高級科學》雜誌
神經外傷的新療法
從運動事故到腫瘤等多種疾病，可能會損傷周圍神經，但在受影響的區域，幾乎總是伴隨著感覺功能的喪失。儘管PNS具有再生能力，並且能夠在某些情況下自行恢復，但這在很大程度上取決於受傷的程度和規模。
在某些情況下，必須部署神經性腹瀉術（專門手術）以將神經縫合在一起，但是根據美國空軍的研究，只有50％的治療是成功的。為了使該程序更有效，許多科學家目前正在研究創建更有利的環境，促進細胞生長並引發更積極反應的方法。
2019年，四川大學的另一個小組將PNS藥物納入了神經引導支架（NGS』），該支架旨在釋放至受傷神經部位附近。基於支架的方法的問題在於它們通常不準確，導致藥物洩漏到周圍組織中，並有產生副作用的風險。
除了洩漏外，NGS'的安裝也很棘手，這對於在細膩的神經末梢周圍使用不是很理想，神經末梢需要仔細治療以避免進一步的損傷。同時，3D列印技術在製造NGS'方面顯示出了巨大的潛力，該產品可以預裝藥物並在受傷部位就地釋放。在這種注入藥物的增材製造方法的基礎上，該團隊著手製造自己的可生物降解的神經修復解決方案。

使用DLP印刷方法，該團隊能夠在內部注入藥物的水凝膠製造繃帶。圖片來自《高級科學》雜誌。
科學家的「可點擊」 3D列印繃帶
為了創建自己的自粘繃帶，研究人員使用數字光處理（DLP）3D印表機將一組可點擊的官能化單體聚合為矩形。對於每個結構的第二層，部署了一種不同的墨水，其中包含XMU-MP-1納米顆粒，該藥物用於促進患者蛋白質和細胞的生長。
軋制並自粘後，紗布變成包裹狀，藥物裝載的「磨碎」側的厚度為139 µm，聚合物側的厚度為110 µm。為了驗證繃帶的體內癒合能力，研究小組著手進行了一系列生物相容性測試。初步評估表明，附加的傷口敷料暴露於「 Schwann」細胞，這對於保持PNS中神經纖維的存活通常至關重要。結果表明，該團隊的3D列印紗布並未對細胞活力產生負面影響，而藥物釋放分析表明，十小時之內，水凝膠就溶解了。

通過將促進細胞生長的藥物包裹在聚合物殼中，研究人員能夠精確地控制其擴散速度。圖片來自《高級科學》雜誌。
在下一個測試階段，將繃帶注射到實驗大鼠的背部，並在15周的時間內對其進行觀察。植入物未引起視覺發炎，並表現出良好的生物相容性，證明該裝置能夠在體內使用，而不會引起刺激或身體排斥。
隨後進行了大鼠坐骨神經的體內手術，在此期間，研究小組3D列印的水凝膠繃帶的表面張力使其能夠滾動並粘附在患處。三個月後，研究人員重新打開傷口，發現神經已完全癒合，其裝置已成為其恢復的關鍵。在測試過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損壞附近的組織後，該團隊認為他們的方法是成功的。通過進一步的研究和優化，科學家希望他們的繃帶既可以在現有的手術中使用，也可以開發出用於神經修復的新型生物材料。
3D列印和修復神經系統
使用增材製造來輔助神經細胞修複本身並不是一個新穎的概念，並且近年來有許多研究人員以這種方式應用了該技術。加拿大薩斯喀徹溫大學的科學家已經開發出3D列印的組織支架，可用於治療受損的周圍神經。經證明，生物印刷的支架比以前的水凝膠在機械上更穩定，並且也顯示出更大的細胞活力。
同樣，日本京都大學的研究人員設計了一種創新的3D列印再生神經組織的方法。通過在「針陣列」中製作細胞，該團隊能夠將它們直接注射到受傷部位。

在其他地方，澳大利亞臥龍崗大學的科學家成功地通過3D列印了通常在大腦中發現的神經細胞。研究人員認為，他們的工作可能是朝著創建用於治療各種精神疾病的合成組織邁出的重要的第一步。