我國科學家開發了3D打印的載藥神經康復繃帶

行業資訊 | 2020-11-05 39

來自我國四川大學和廈門大學的研究人員已經開發了3D打印的自粘繃帶,能夠提供神經修復藥物。該團隊制造的紗布包括兩個點擊激活的水凝膠層和一個內部區域,可以裝載再生藥物。一旦包裹在受傷的神經部位周圍,該裝置就會以刺激周圍神經系統(PNS)中神經膠質細胞生長的方式釋放藥物。


科學家們相信,他們新穎的3D打印敷料設計可在進行廣泛的神經修復手術(如神經性腹瀉)時為醫生提供幫助。

我國科學家開發的3D打印繃帶被證明能夠存儲和釋放增強細胞的藥物有效載荷


神經外傷的新療法

從體育事故到腫瘤等疾病,可能會以各種方式傷害周圍的神經,但在受影響的區域,它們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,但這在很大程度上取決于受傷的程度和規模。


這種情況下,必須部署神經性腹瀉術以將神經縫合在一起,但是這種治療只有50%的成功幾率。為了使該程序更有效,許多科學家目前正在研究創建更有利的環境,促進細胞生長并引發更積極反應的方法。


2019年,四川大學的另一個團隊將PNS藥物納入了神經引導支架(NGS'),該支架旨在釋放至受傷神經部位附近。基于支架的方法的問題在于它們通常不準確,導致藥物泄漏到周圍組織中,并存在副作用的風險。


除了泄漏外,NGS'的安裝還很棘手,這對于在細微的神經末梢周圍使用不是很理想,神經末梢需要仔細治療以避免進一步的損傷。同時,3D打印技術在制造NGS'方面顯示出了巨大的潛力,這種NGS's可以預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上,該團隊著手制造自己的可生物降解的神經修復解決方案。


使用DLP打印方法,該團隊能夠在內部注入藥物的水凝膠制造繃帶


科學家的“可點擊”3D打印繃帶

為了創建自己的自粘繃帶,研究人員使用數字光處理(DLP)3D打印機將一組可點擊的官能化單體聚合為矩形。對于每個結構的第二層,部署了一種不同的墨水,其中包含XMU-MP-1納米顆粒,該藥物用于促進患者蛋白質和細胞的生長。


軋制并自粘后,紗布變成包裹形狀,藥物裝載的“磨碎”側的厚度為139 μm,聚合物側的厚度為110 μm。為了驗證繃帶的體內愈合能力,研究小組著手進行了一系列生物相容性測試。


初步評估顯示,附加的傷口敷料暴露于“ Schwann”細胞,這對于保持神經纖維在PNS中的存活至關重要。結果表明,該團隊的3D打印紗布并未對細胞活力產生負面影響,而藥物釋放分析表明,十小時之內,水凝膠就溶解了。


通過將促進細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散速度。在下一個測試階段,將繃帶注射到實驗大鼠的背部,并在15周的時間內對其進行觀察。植入物未引起視覺發炎,并表現出良好的生物相容性,證明該裝置能夠在體內使用,而不會引起刺激或身體排斥。


隨后進行了大鼠坐骨神經的體內手術,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,發現神經已完全愈合,其裝置已成為其恢復的關鍵。


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,該團隊認為他們的方法是成功的。通過進一步的研究和優化,科學家希望他們的繃帶既可以在現有的手術中使用,也可以開發出用于神經修復的新型生物材料。


3D打印和修復神經系統

使用增材制造來輔助神經細胞修復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用了該技術。


加拿大薩斯喀徹溫大學的科學家已經開發出3D打印的組織支架,可用于治療受損的周圍神經。經證明,生物印刷的支架比以前的水凝膠在機械上更穩定,并且也顯示出更大的細胞活力。


同樣,日本京都大學的研究人員設計了一種創新的3D打印再生神經組織的方法。通過在“針陣列”中制造細胞,研究團隊能夠將它們直接注射到受傷部位。

來源:未知大陸

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