研究人员开发了新的3D打印技术，可以快速定制肌肉和神经植入物
在发表在《自然生物医学工程》杂志上的一项新研究中，由英国谢菲尔德大学智能医疗技术教授伊万·米涅夫（Ivan Minev）和俄罗斯圣彼得堡国立大学神经修复实验室负责人帕维尔·穆申科（Pavel Musienko）领导的团队，创建了一种神经植入物，用于刺激患有脊髓损伤的动物模型的脊髓。该技术现在有潜力为瘫痪的人类患者开发新的治疗方法。
由铂微粒和硅酮印制的电极植入物可以适应电源组织的解剖结构。图片由圣彼得堡国立大学/谢菲尔德大学提供。
由于圣彼得堡国立大学开发了NeuroPrint混合3D打印技术，因此这种针对患者的新方法成为可能。他们使用瑞士3D生物技术公司RegenHU的3DDiscovery生物打印机，创造了未来由硅树脂制成的植入物的几何形状-这种有机硅还可以用作绝缘材料。然后将铂或植入物的另一种导电元素的微粒施加到框架上，然后通过冷等离子体激活表面。可以改变神经植入物中电极的数量和构造，从而产生用于植入脊髓，大脑或肌肉组织中的装置。此外，从项目创建到原型制作的平均生产时间仅需24小时。混合印刷将软材料和复合材料整合到生物电子设备中的能力被证明非常适合各种解剖结构和实验模型，以研究，启用和恢复神经肌肉系统的功能。
神经科学家已经利用NeuroPrint技术对各种模型对象进行研究。通过监视和激活猫，大鼠和斑马鱼的大脑，脊髓和神经肌肉系统中的神经元通路，研究小组表明，印制的生物电子界面可实现长期整合和功能稳定性。Musienko说：“我们已经在自由移动大鼠的实验中测试了我们的发展，以长期记录大脑皮层的电皮质信号，这是脑机接口的必要元素。对瘫痪动物进行的实验表明，神经网络的电刺激可以有效地恢复运动功能。因此，当人们遭受各种疾病和伤害时，NeuroPrint技术为中枢神经系统的基础研究和神经修复提供了新的机会。”
根据这项研究，需要神经肌肉接口来翻译生物电子技术以用于临床医学。神经接口建立了生物系统与电子设备之间的通信，这就是为什么与神经回路接口的可能性吸引了新一代研究人员和公司的原因，例如埃隆·马斯克（Elon Musk）的神经工程公司Neuralink，其创建目的是制造脑机接口以帮助个人麻痹。科学工具开发商Qrons也宣布了研究开发创新的3D可打印生物兼容材料来治疗穿透性脑损伤的研究。今年早些时候，麻省理工学院的一组研究人员制造了不仅对人体足够柔软而且导电性足以与人脑互动的植入物。
软生物电子植入物的原型，用作神经肌肉接口。图片由谢菲尔德大学提供。
通过神经接口将人脑链接到计算机是许多研究人员的野心。然而，该领域的创新受到巨大成本和开发原型所需的长时间开发的阻碍，而原型开发是探索新疗法所必需的。据谢菲尔德大学称，该技术有望在生物和电子技术融合的基础上为神经系统损伤带来新的治疗方法，具有巨大的潜力。视觉依赖于能够感应并提供大脑和神经系统微小电脉冲的植入物。通过这项新研究，该团队展示了如何使用3D打印技术更快，更经济地制造原型植入物，从而加速该领域的研发。研究小组声称，植入物可以很容易地针对神经系统中的特定区域或问题。
而且，使用新技术，神经科学家可以命令设计，工程团队可以将其转换为向打印机提供指令的计算机模型。然后，打印机将应用生物相容的机械柔软材料的调色板来实现设计。如果需要进行更改，可以快速修改植入物，从而为神经科学家提供了一种更快，更便宜的方法来测试他们的想法以进行潜在治疗。
“我们在德累斯顿工业大学（德累斯顿工业大学）进行的研究，再在谢菲尔德（Sheffield）进行的研究，证明了如何利用3D打印以前所未有的速度和成本生产原型植入物，同时又保持了标准需要开发一种有用的设备。” Minev解释说。 “ 3D打印的强大功能意味着可以快速更换原型植入物并根据需要再次进行复制，以帮助推动神经接口的研究和创新。”
用于混合印刷的集成平台结合了低粘度导电油墨的喷墨分配，绝缘硅酮糊料的挤出以及通过冷空气等离子体的原位表面活化。图片由圣彼得堡国立大学/谢菲尔德大学提供。
中国3D打印网点评：研究人员表明，3D打印机可以产生可以与大脑和神经进行交流的植入物。在进行了这些早期工作之后，他们的目的是演示长时间植入后该设备的坚固性。然而，研究人员的野心是将他们的工作转化为临床，并为神经外科医生开辟个性化医学的可能性。 Minev和Musienko表示希望在手术室中看到创新的神经植入技术。这暗示着也许将来在医院为患者准备手术的同时，可以在医院生产针对患者的神经植入物。
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