脊髓損傷（SCI）是一種嚴重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷性疾病，全球每年因病致殘的人數(shù)較多，其臨床癥狀表現(xiàn)為脊髓損傷段位以下局部甚至全部肢體感覺以及運動功能暫時或永久性喪失。脊髓損傷后發(fā)生一系列反應(yīng)（如神經(jīng)細胞大量死亡、缺血、炎癥反應(yīng)及膠質(zhì)瘢痕的形成），導(dǎo)致其臨床治療面臨挑戰(zhàn)。

近年來，生物3D打印技術(shù)的快速發(fā)展為脊髓損傷修復(fù)提供了新策略。將生物材料、細胞及生物活性因子等組成的生物墨水進行活細胞打印，通過精確調(diào)控生物墨水中各組分比例及打印條件，能夠更好地模擬組織或器官的力學性能、生理結(jié)構(gòu)和生物功能，從而實現(xiàn)組織/器官的快速精準制造與損傷修復(fù)。由于神經(jīng)干細胞（NSCs）的敏感性和脆弱性，基于NSCs的生物3D打印存在可選擇的生物墨水種類少、生物打印過程繁瑣、打印后細胞存活率低、細胞-支架相互作用弱等問題，從而限制了其在SCI治療中的應(yīng)用。

針對上述挑戰(zhàn)，中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員張智軍團隊利用生物3D打印技術(shù)，構(gòu)建了一種具有脊髓仿生結(jié)構(gòu)的神經(jīng)支架，為NSCs的存活及向神經(jīng)元分化提供了良好的微環(huán)境，應(yīng)用于SD大鼠的脊髓損傷治療（圖1）。該治療策略中，研究人員創(chuàng)新性地設(shè)計、制備出由羥丁基殼聚糖（HBC）、巰基透明質(zhì)酸（HA-SH）、二乙烯砜基透明質(zhì)酸（HA-VS）及基質(zhì)膠（MA）組成的具有良好可打印性和生物相容性的生物墨水HBC/HA/MA。利用HBC優(yōu)異的溫度響應(yīng)性及HA-SH與HA-VS間邁克爾加成反應(yīng)的自發(fā)二次交聯(lián)，“一步法”實現(xiàn)了負載NSCs的神經(jīng)支架生物3D打印。打印過程流暢、打印線條固化速度快（37 ℃ 20 s內(nèi)成膠）、成型后的支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、打印后支架內(nèi)NSCs的存活率可達95%。隨后，研究人員通過優(yōu)化生物信號（MA）、力學性能、孔徑大小等因素，有效增強了細胞-細胞以、細胞-支架之間的相互作用，從而顯著促進了NSCs向神經(jīng)元分化。在此基礎(chǔ)上，研究人員考察了該3D神經(jīng)支架在SCI大鼠中對脊髓損傷的修復(fù)效果。實驗結(jié)果表明，在3D打印支架的保護下植入的NSCs在體內(nèi)存活時間長達12周，并且分化成神經(jīng)元，形成神經(jīng)纖維，實現(xiàn)軸突再生，從而改善了SCI大鼠后肢運動功能（圖2）。(生物谷Bioon.com）

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