3D打印网-中国3D打印门户

熱門標(biāo)簽-網(wǎng)站地圖-注冊-登陸-手機(jī)版-投稿 3D打印網(wǎng),中國3D打印行業(yè)門戶網(wǎng)!
當(dāng)前位置:主頁 > 新聞頻道 > 企業(yè)新聞 > 正文

3D生物打印神經(jīng)組織支架用于脊髓損傷修復(fù)

時間:2024-04-17 10:01 來源:南極熊 作者:admin 閱讀:
         神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)移植可以實現(xiàn)部分神經(jīng)回路和功能的重建,是脊髓損傷(SCI)一種極具前景的治療方式。然而直接移植到病變部位的NSCs存活率低,分化易失控。3D生物打印可以構(gòu)建NSCs分布均勻且具有精確而又復(fù)雜的脊髓樣結(jié)構(gòu)的載細(xì)胞支架,有望為NCSs提供了合適的微環(huán)境并促進(jìn)病變區(qū)域的細(xì)胞-支架和細(xì)胞-細(xì)胞相互作用,這對外源性NSCs在體內(nèi)進(jìn)行神經(jīng)元再生和軸突連接意義重大。
       近期,中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的張智軍教授團(tuán)隊開發(fā)了一種可用于制造載NSCs神經(jīng)組織支架的3D生物打印策略。打印的支架能為NSCs的生長和神經(jīng)分化提供良好的微環(huán)境、促進(jìn)軸突再生、減少膠質(zhì)疤痕形成以及優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成,最終能幫助恢復(fù)SCI模型大鼠的運(yùn)動能力,實現(xiàn)SCI修復(fù)。相關(guān)成果 “3D bioprinted neural tissue constructs for spinal cord injury repair”發(fā)表于Biomaterials上。


圖1 HBC/HA/MA生物墨水3D打印前后的交聯(lián)反應(yīng)以及載NSCs神經(jīng)組織支架的3D生物打印示意圖


生物墨水組成:羥丙基殼聚糖(HBC)、巰基化透明質(zhì)酸(HA-SH)、乙烯砜化透明質(zhì)酸(HA-VS)和基質(zhì)膠(matrigel ,MA)

工藝:HBC/HA-SH/MA與HA-VS溶液冰浴混勻后得到HBC/HA/MA-0.3生物墨水(HBC 3% w/v, HA-SH0.3% w/v, HA-VS 0.3% w/v, MA 0.1% w/v) 或者BC/HA/MA-0.6生物墨水(HBC 3% w/v, HA-SH0.6% w/v, HA-VS 0.6% w/v, MA 0.1% w/v)。將HBC/HA/MA生物墨水置于37℃放置2h,即交聯(lián)形成HBC/HA/MA水凝膠;NSCs與HBC/HA/MA生物墨水混合冰浴5min則可獲得載細(xì)胞的生物墨水。

3D生物打印條件:擠出式生物3D打印法;注射器溫度10℃,打印平臺溫度37℃,打印壓力約20 kPa

1. HBC/HA/MA生物墨水的表征

1)剪切變稀特性、凝膠速度以及機(jī)械強(qiáng)度表征
HBC/HA/MA生物墨水具有典型的剪切稀釋行為。它在低溫下具有很好的流動性,升溫至37℃后則能迅速交聯(lián)成水凝膠。通過對比HBC和 HBC/HA/MA的凝膠時間(彈性模量G '=損耗模量G "時的時間),發(fā)現(xiàn)同濃度的HBC與HBC/HA/MA生物墨水具有相似的凝膠時間,這說明HBC在HBC/HA/MA生物墨水的快速凝膠化中起主要作用。此外,HBC/HA/MA水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度明顯高于HBC以及無化學(xué)鍵合的HBC/HA/MA水凝膠,且其機(jī)械強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與HA濃度呈正比(圖2)。

2)溶脹率、穩(wěn)定性以及形態(tài)結(jié)構(gòu)表征
研究人員用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了HBC/HA/MA水凝膠的形態(tài)結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)水凝膠內(nèi)部為尺寸較均勻(約100 μm)的高孔結(jié)構(gòu),而孔隙尺寸在一定范圍內(nèi)會與HA濃度呈反比。他們還通過溶脹比分析以及體外降解試驗觀察了HBC/HA/MA水凝膠的溶脹率和降解行為。發(fā)現(xiàn)HBC/HA/MA水凝膠溶脹率低于HBC水凝膠,但其與細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)的平衡含水率未受顯著影響。此外,交聯(lián)度高的水凝膠穩(wěn)定性高,不易降解(圖2)。


圖2 HBC/HA/MA生物墨水的相關(guān)表征


2. 載NSCs的3D打印HBC/HA/MA支架的制備與相關(guān)檢測
研究者用含NSCs的HBC/HA/MA生物墨水制備了方形網(wǎng)格支架(打印過程中支架微觀結(jié)構(gòu)未見變形或坍塌)并用Live/Dead assay評估了支架中NSCs的活力,發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞活力與增殖能力較高。SEM結(jié)果也顯示,粘附在支架上的NSCs在培養(yǎng)7 d后充分延伸,形成了富含絲狀偽足的細(xì)胞間連接。他們還通過免疫熒光染色研究了生物打印后NSCs的分化能力:發(fā)現(xiàn)支架中的細(xì)胞表達(dá)星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物GFAP、神經(jīng)元特異性細(xì)胞骨架蛋白Tuj1,并能成功分化為成熟神經(jīng)元;他們還發(fā)現(xiàn)支架中HA的濃度對NSCs的神經(jīng)元分化有重要影響,HBC/HA/MA-0.3支架中的NSCs具有較高的分化率(圖3)。


圖3 載NSCs的HBC/HA/MA支架的相關(guān)檢測


3. 3D打印的載NSCs的線性陣列樣支架用于SCI大鼠治療
1)運(yùn)動功能評估
研究者打印了模擬天然脊髓白質(zhì)結(jié)構(gòu)的載NSCs線性陣列樣支架(后面統(tǒng)稱:載NSCs支架),然后將支架移植于T8-9脊髓完全橫斷的脊髓損傷模型大鼠的脊髓橫斷處。最后通過Basso-Beattie-Bresnahan (BBB)試驗以及柔性壓力傳感器實時監(jiān)測手段,對載NSCs支架(治療劑量:3×105)移植、空支架移植以及未治療組大鼠的后肢肌肉和關(guān)節(jié)的運(yùn)動情況進(jìn)行了評估。發(fā)現(xiàn)相較于后肢未見明顯運(yùn)動的對照組大鼠。植入了載NSCs支架的大鼠的運(yùn)動功能明顯恢復(fù),且同時出現(xiàn)了臀部和膝蓋踝關(guān)節(jié)運(yùn)動。載NSCs支架移植組修復(fù)SCI的效果優(yōu)于空支架移植組和對照組(圖4A-E)。

2)組織學(xué)分析
為了進(jìn)一步研究載NSCs支架對SCI的治療效果,研究者對植入支架12周后的各組小鼠的損傷脊髓進(jìn)行了組織學(xué)分析,通過免疫熒光染色檢測神經(jīng)元、軸突以及少突膠質(zhì)細(xì)胞的再生,并研究了脊髓損傷區(qū)神經(jīng)纖維生長和髓鞘形成的情況。發(fā)現(xiàn):載NSCs支架移植組病變區(qū)可見明顯Tuj1、NF、Oligo2、GAP-43、以及髓鞘堿性蛋白(MBP)的陽性染色,而GFPA表達(dá)則較低。這表明載NSCs支架促進(jìn)了損傷部位軸突和髓鞘形成、神經(jīng)元的分化并抑制了膠質(zhì)瘢痕的形成(圖4F)。

3)植入后NSCs的存活及分化
研究者制備了載GFP-NSCs支架并將其植入病損區(qū)。然后在移植12周后取樣進(jìn)行免疫熒光染色來監(jiān)測外源性NSCs在體內(nèi)的命運(yùn)。結(jié)果顯示隨支架移植的NSCs能存活至少12周,且GFP與大部分的Tuj1、NF、Oligo2定位一致,這提示存活的NSCs分化為了Tuj1陽性的神經(jīng)元以及Oligo2陽性的少突膠質(zhì)細(xì)胞。而未與GFP抗體共染的神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞的存在則提示可能有內(nèi)源性NSCs遷移至損傷區(qū)域參與損傷修復(fù)。這些結(jié)果均表明載NSCs的支架為NSCs提供了良好的微環(huán)境(圖4G-H)。


圖4 載NSCs支架移植促進(jìn)SCI大鼠的脊髓損傷修復(fù)的相關(guān)評估



4. 總結(jié)
HBC/HA/MA水凝膠具有適合NSCs生長的降解速率、孔隙率和機(jī)械強(qiáng)度。利用HBC/HA/MA水凝膠制備的載NSCs支架為NSCs提供了良好的微環(huán)境,支架中的NSCs存活率高,增殖能力強(qiáng),具有良好的神經(jīng)分化能力。載NSCs支架移植后能促進(jìn)脊髓損傷區(qū)的軸突和髓鞘形成,抑制膠質(zhì)瘢痕形成,明顯改善SCI大鼠的運(yùn)動功能。該3D生物打印的載NSCs支架有望應(yīng)用于神經(jīng)組織工程和其他再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

文章來源:
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120771

(責(zé)任編輯:admin)

weixin
評論
發(fā)表評論
請自覺遵守互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的政策法規(guī),嚴(yán)禁發(fā)布色情、暴力、反動的言論。
評價:
主站蜘蛛池模板: 长春互联网运营值选星广传媒,长春短视频运营,长春新媒体运营,长春互联网运营,长春抖音运营,吉林视频号代运营,吉林快手代运营,短视频推广公司,公众号运营,微博运营,新媒体运营 | 艺术网 - 大型艺术类权威门户站| 扭矩测试仪_拉力测试仪_扭力扳手测试仪_测试台-上海铸衡电子科技有限公司 | 木马交互设计研究中心 ,专注于用户体验与人机交互设计 - 首页 | 氢能展,氢能展会,燃料电池展,加氢设备_氢气储运_制氢设备_氢燃料汽车_加氢站成套设备 | 石墨热场|PECVD石墨舟|碳碳框|燃料电池双极板|半导体石墨|光纤用石墨模具|石墨电极加工|石墨制品|上海弘竣新能源材料有限公司 | 新乡市德诚机电制造有限公司_筛分设备_振动筛机_颗粒筛选机 | 上海品牌设计公司|品牌策划公司|包装设计公司|上海全案LOGO设计VI设计-木马品牌设计 | 膜结构车棚厂家-张拉膜景观棚-汽车充电桩停车棚-嘉兴铭邦膜结构公司 | 陕西|青海|兰州|新疆|西宁|净化工程|西安甘肃|PCR实验室|无尘车间|净化车间-西安环亚净化工程 | 江门市振达机械制造有限公司_散货输送系统_全密封带式输送机 | 数据交易导航,数据资产入表,数据交易平台,数据要素市场 | 耐磨锤头|合金锤头|高铬耐磨锤头|破碎机锤头|双金属双液复合锤头_巩义东辰实业 合金耐磨锤头铸造厂 | 亚洲一区日韩一区欧美一区a,中文字幕乱妇无码AV在线,欧美日韩免费在线观看,国产精品一区二区三区免费,日韩精品免费一线在线观看,日韩一本在线,国产呦精品一区二区三区下载,国产日韩精品一区二区在线观看,欧美日韩高清一区二区三区,日韩在线免费观看视频,欧美日韩一区在线观看 | 西安网站建设,西安网站设计制作,西安短视频拍摄_短视频运营就选动力无限网络推广公司 | 制砂生产线,河卵石制砂机,洗砂机-巩义市铭德矿山设备厂 | 内蒙古浩泽环保集团股份公司,内蒙古环保设备,内蒙古污水处理,内蒙古在线监测 | 耐磨涂料_陶瓷涂料_高温涂料_高硬度耐磨涂料-北京耐默科技 | 小型加油机价格- 柴油加油机多少钱一台 | 葫芦岛市鹏翔农药化工科技有限公司-苦参碱可溶液剂-氯氰菊酯乳油-阿维菌素乳油 | 山东岱新起重机械有限公司,单梁桥式起重机,双梁桥式起重机,通用式门式起重机,欧式起重机系列 | 物联网空开-智能空气开关-智能断路器-家用接触器-万联电器官网 | 尾矿干排_机制砂尾矿干排_带式压滤机|山东森鹏环保科技有限公司 潍坊卓瑞机械有限公司,输送设备,石灰消化设备,餐厨垃圾设备,化机浆设备,污泥脱水 | 吸音板_隔音板多少钱_降噪声学材料_环保阻燃防火_吸声装饰工程定制_厂家价格直供 - 佛山天阶声学材料厂 | 深圳钢成培训专业从事,五轴培训,车铣复合培训,数控车床,CNC数控编程,模具编程 ,钣金机械与模具设计,powermill,mastercam,solidworks,ug,hypermill培训 | 武汉防雷检测_防雷工程设计施工_防雷设备材料_湖北普天科技有限公司 | 轮式挖掘机厂家_抓铁机_全自动混凝土搅拌车_山重机械【官网】 | 双螺杆挤压膨化设备_挤压熟化设备_烘干设备_油炸设备及喷涂调味设备-山东铭本机械科技公司 | 实木运动地板价格_运动木地板厂家-欧氏实木运动地板网 | 天津安检机-天津安检门-安检设备租赁-安检设备厂家-华创永信 | 金煌家装官网-长沙装饰|长沙装修|长沙装修公司|长沙装饰公司-金煌家装 | 精密齿轮,同步带轮,蜗轮,蜗杆,减速机齿轮,行星齿轮-和兴齿轮 | 台车炉厂家_台车式退火炉_台车式回火炉—安徽大新工业炉有限公司 | 三安光电股份有限公司 | 长春互联网运营值选星广传媒,长春短视频运营,长春新媒体运营,长春互联网运营,长春抖音运营,吉林视频号代运营,吉林快手代运营,短视频推广公司,公众号运营,微博运营,新媒体运营 | 深圳理津技术有限公司(REHLOGY)-全球工业品供应商:自动化产品|仪器仪表|设备|备品备件|工具|消耗品|非标设备|建筑工程等一站式综合服务! | 湖南流水线-湖南自动化设备-湖南输送设备-湘潭市友工自动化设备有限公司 | 郑州编织袋厂_郑州塑料编织袋_河南塑料编织袋厂-河南宏旺塑料编织袋厂家 | 制砂机_选矿设备_耐磨件-郑州富嵩机械设备有限公司 | 基坑护栏,临边护栏网,爬架网,爬架网片,铁路防护栅栏,公路护栏网,河北昊坤金属制品有限公司 | 铜排,异型紫棒,紫铜棒,紫铜微孔管,异型黄管,黄铜管,异形紫管,紫铜管,焊接铜管,散热器铜管,电力铜管_河间市通海铜业有限公司 |