明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種3D打印導(dǎo)向裝置，可以幫助長期脊髓損傷的患者恢復(fù)身體的部分功能。

明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種帶有活細(xì)胞的3D打印設(shè)備原型，可以幫助脊髓病患者恢復(fù)某些功能。設(shè)備的尺寸可以定制打印以適合每個患者的脊髓?；颊咦约旱募?xì)胞將印在指南上，以避免身體排斥。

據(jù)稱，3D打印的導(dǎo)軌由硅膠制成，可作為專用單元的平臺，然后在其上面進(jìn)行3D打印。

該導(dǎo)向器將通過外科手術(shù)植入脊髓受損區(qū)域，在那里它將作為受傷區(qū)域上方和下方的活神經(jīng)細(xì)胞之間的一種“橋梁”。該裝置的目標(biāo)是幫助患者減輕疼痛并恢復(fù)一些功能，如控制肌肉、腸和膀胱。

“這是第一次有人能夠在3D打印的指南上直接3D打印成人細(xì)胞衍生的神經(jīng)干細(xì)胞，并讓細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中分化成活躍的神經(jīng)細(xì)胞，”邁克爾·麥卡爾平說，他是明尼蘇達(dá)大學(xué)的副教授。

目前，美國約有285,000人患有脊髓損傷，全國每年約有17,000例新的脊髓損傷。

“這是開發(fā)治療脊髓損傷患者的一個非常令人興奮的第一步，”明尼蘇達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)院助理教授安·帕爾說。 “目前，對于長期脊髓損傷患者，沒有任何良好、精確的治療方法?！?/span>

新方法開發(fā)了兩年多。該團(tuán)隊(duì)的流程允許研究人員從成人的任何細(xì)胞開始，如皮膚細(xì)胞或血細(xì)胞。利用新的生物工程技術(shù)，研究人員能夠?qū)⒓?xì)胞重新編程為神經(jīng)元干細(xì)胞。然后，工程師使用獨(dú)特的3D打印技術(shù)將這些單元打印到硅膠導(dǎo)軌上，使用相同的3D打印機(jī)打印導(dǎo)板和單元。該指南使細(xì)胞保持活力并允許它們變成神經(jīng)元。

該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個原型指南，通過手術(shù)植入脊髓受損部位，幫助連接受傷兩側(cè)的活細(xì)胞。

這種顏色增強(qiáng)的圖像顯示了在3D打印過程中幸存下來的活細(xì)胞。來自成體人細(xì)胞的神經(jīng)元干細(xì)胞在指南上進(jìn)行3D打印，并且細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中分化成活性神經(jīng)細(xì)胞。

“一切都在合適的時間匯集在一起?，”帕爾說： “我們能夠使用最近幾年開發(fā)的最新細(xì)胞生物工程技術(shù)，并將其與尖端的3D打印技術(shù)相結(jié)合?！?/span>

McAlpine還描述了“精細(xì)”細(xì)胞的3D打印非常困難。 “困難的部分是保持細(xì)胞的幸福和活力。我們在打印過程中測試了幾種不同的配方，“McAlpine說。”事實(shí)上，我們能夠在3D打印過程中保持約75％的細(xì)胞存活，然后讓它們變成健康的神經(jīng)元，這是非常了不起的。“

如果接下來的步驟成功，那么這項(xiàng)研究的回報可能會改變那些患有脊髓損傷的人的生活。 “我們發(fā)現(xiàn)，通過損傷傳遞任何信號可以改善患者的功能，”帕爾說。

題為“3D打印干細(xì)胞衍生神經(jīng)祖細(xì)胞產(chǎn)生脊髓支架”的研究今天在線發(fā)表于Advanced Functional Materials。