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我国科学家开发3D打印的药物神经绷带

时间:2020-10-29 08:30 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃
       中国3D打印网10月29日讯,来自中国四川大学和厦门大学的研究人员已经开发了3D打印的自粘绷带,能够提供神经修复药物。该小组制造的纱布包括两个点击激活的水凝胶层和一个内部区域,可以装载再生药物。一旦包裹在受伤的神经部位周围,该装置就会以刺激周围神经系统(PNS)中神经胶质细胞生长的方式释放药物。未来,科学家们相信,他们新颖的3D打印敷料设计可以在进行广泛的神经修复手术(如神经性腹泻)时为医生提供帮助。
中国团队的3D打印绷带(如图)被证明能够存储和释放增强细胞的药物有效载荷

  中国团队的3D打印绷带(如图)被证明能够存储和释放增强细胞的药物有效载荷。图片来自《高级科学》杂志
  神经外伤的新疗法
          从运动事故到肿瘤等多种疾病,可能会损伤周围神经,但在受影响的区域,几乎总是伴随着感觉功能的丧失。尽管PNS具有再生能力,并且能够在某些情况下自行恢复,但这在很大程度上取决于受伤的程度和规模。
         在某些情况下,必须部署神经性腹泻术(专门手术)以将神经缝合在一起,但是根据美国空军的研究,只有50%的治疗是成功的。为了使该程序更有效,许多科学家目前正在研究创建更有利的环境,促进细胞生长并引发更积极反应的方法。
          2019年,四川大学的另一个小组将PNS药物纳入了神经引导支架(NGS’),该支架旨在释放至受伤神经部位附近。基于支架的方法的问题在于它们通常不准确,导致药物泄漏到周围组织中,并有产生副作用的风险。
         除了泄漏外,NGS'的安装也很棘手,这对于在细腻的神经末梢周围使用不是很理想,神经末梢需要仔细治疗以避免进一步的损伤。同时,3D打印技术在制造NGS'方面显示出了巨大的潜力,该产品可以预装药物并在受伤部位就地释放。在这种注入药物的增材制造方法的基础上,该团队着手制造自己的可生物降解的神经修复解决方案。
使用DLP印刷方法,该团队能够在内部注入药物的水凝胶制造绷带
使用DLP印刷方法,该团队能够在内部注入药物的水凝胶制造绷带。图片来自《高级科学》杂志。
  科学家的“可点击” 3D打印绷带
        为了创建自己的自粘绷带,研究人员使用数字光处理(DLP)3D打印机将一组可点击的官能化单体聚合为矩形。对于每个结构的第二层,部署了一种不同的墨水,其中包含XMU-MP-1纳米颗粒,该药物用于促进患者蛋白质和细胞的生长。
       轧制并自粘后,纱布变成包裹状,药物装载的“磨碎”侧的厚度为139 µm,聚合物侧的厚度为110 µm。为了验证绷带的体内愈合能力,研究小组着手进行了一系列生物相容性测试。初步评估表明,附加的伤口敷料暴露于“ Schwann”细胞,这对于保持PNS中神经纤维的存活通常至关重要。结果表明,该团队的3D打印纱布并未对细胞活力产生负面影响,而药物释放分析表明,十小时之内,水凝胶就溶解了。

通过将促进细胞生长的药物包裹在聚合物壳中,研究人员能够精确地控制其扩散速
  通过将促进细胞生长的药物包裹在聚合物壳中,研究人员能够精确地控制其扩散速度。图片来自《高级科学》杂志。
          在下一个测试阶段,将绷带注射到实验大鼠的背部,并在15周的时间内对其进行观察。植入物未引起视觉发炎,并表现出良好的生物相容性,证明该装置能够在体内使用,而不会引起刺激或身体排斥。
         随后进行了大鼠坐骨神经的体内手术,在此期间,研究小组3D打印的水凝胶绷带的表面张力使其能够滚动并粘附在患处。三个月后,研究人员重新打开伤口,发现神经已完全愈合,其装置已成为其恢复的关键。在测试过程中证明他们的附加敷料可以部署其药物有效载荷而不会损坏附近的组织后,该团队认为他们的方法是成功的。通过进一步的研究和优化,科学家希望他们的绷带既可以在现有的手术中使用,也可以开发出用于神经修复的新型生物材料。
  3D打印和修复神经系统
        使用增材制造来辅助神经细胞修复本身并不是一个新颖的概念,并且近年来有许多研究人员以这种方式应用了该技术。加拿大萨斯喀彻温大学的科学家已经开发出3D打印的组织支架,可用于治疗受损的周围神经。经证明,生物印刷的支架比以前的水凝胶在机械上更稳定,并且也显示出更大的细胞活力。
        同样,日本京都大学的研究人员设计了一种创新的3D打印再生神经组织的方法。通过在“针阵列”中制作细胞,该团队能够将它们直接注射到受伤部位。

       在其他地方,澳大利亚卧龙岗大学的科学家成功地通过3D打印了通常在大脑中发现的神经细胞。研究人员认为,他们的工作可能是朝着创建用于治疗各种精神疾病的合成组织迈出的重要的第一步。

     中国3D打印网原创文章!

 

(责任编辑:中国3D打印网)

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