我國科學(xué)家開發(fā)3D打印的藥物神經(jīng)繃帶

魔猴君  行業(yè)資訊   1461天前

來自中國四川大學(xué)和廈門大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(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點(diǎn)擊激活的水凝膠層和一個內(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，該裝置就會以刺激周圍神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞生長的方式釋放藥物。未來，科學(xué)家們相信，他們新穎的3D打印敷料設(shè)計可以在進(jìn)行廣泛的神經(jīng)修復(fù)手術(shù)（如神經(jīng)性腹瀉）時為醫(yī)生提供幫助。

中國團(tuán)隊的3D打印繃帶（如圖）被證明能夠存儲和釋放增強(qiáng)細(xì)胞的藥物有效載荷。圖片來自《高級科學(xué)》雜志

神經(jīng)外傷的新療法

從運(yùn)動事故到腫瘤等多種疾病，可能會損傷周圍神經(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)胞生長并引發(fā)更積極反應(yīng)的方法。

2019年，四川大學(xué)的另一個小組將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膯栴}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。

除了泄漏外，NGS'的安裝也很棘手，這對于在細(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，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)隊能夠在內(nèi)部注入藥物的水凝膠制造繃帶。圖片來自《高級科學(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。對于每個結(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。

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試。初步評估表明，附加的傷口敷料暴露于“ Schwann”細(xì)胞，這對于保持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)隊的3D打印紗布并未對細(xì)胞活力產(chǎn)生負(fù)面影響，而藥物釋放分析表明，十小時之內(nèi)，水凝膠就溶解了。

通過將促進(jìn)細(xì)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(kuò)散速度。圖片來自《高級科學(xué)》雜志。

在下一個測試階段，將繃帶注射到實(shí)驗(yàn)大鼠的背部，并在15周的時間內(nèi)對其進(jìn)行觀察。植入物未引起視覺發(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并粘附在患處。三個月后，研究人員重新打開傷口，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后，該團(tuán)隊認(rèn)為他們的方法是成功的。通過進(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)

使用增材制造來輔助神經(jīng)細(xì)胞修復(fù)本身并不是一個新穎的概念，并且近年來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)計了一種創(chuàng)新的3D打印再生神經(jīng)組織的方法。通過在“針陣列”中制作細(xì)胞，該團(tuán)隊能夠?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。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guoneidongtai/39736.html