浙江大學賀永教授等：周圍神經再生和脊髓損傷修復3D打印支架研究進展
時間：2023-08-19 10:02 來源：極端制造 IJEM 作者：admin 閱讀：次
復雜的神經解剖結構導致長距離周圍神經再生和脊髓損傷修復一直是一個巨大挑戰。生物支架通過支架結構和種子細胞提供仿生天然組織的結構和功能，可加速神經再生過程，而3D打印技術的迅猛發展使研究人員能夠開發具有復雜結構和功能多樣的新型3D支架，實現結構和功能的高度仿生。
近期，浙江大學機械學院賀永教授、東莞理工學院特聘副教授宋菊青等人在SCI核心期刊《極端制造》（International Journal of Extreme Manufacturing, IJEM）上發表了題為《Advances in 3D printing scaffolds for peripheral nerve and spinal cord injury repair》的綜述。論文概述了周圍神經和脊髓的解剖結構，以及目前臨床上周圍神經損傷（PNI）和脊髓損傷（SCI）的治療策略。然后討論了周圍神經和脊髓組織工程的設計要素，并詳述了適用于神經組織工程的多種3D打印技術。最后重點介紹了3D打印技術在周圍神經再生和脊髓修復中的應用，包括誘導神經分化、制造神經引導導管、建立脊髓神經網絡和構建脊髓樣支架（如圖1），以及該研究領域的挑戰和前景。
亮點
系統概述了神經系統的解剖結構、神經損傷的當前治療策略以及神經損傷修復支架的設計要素。
探討了擠出打印、立體光固化和面投影打印等3D打印工藝如何有效的構建神經損傷修復支架。
歸納總結了3D打印支架在周圍神經再生和脊髓損傷修復中的最新應用，可以為組織工程神經修復和再生提供新的思路。
研究背景
神經系統損傷可能導致神經橫斷和血神經屏障破壞，最終導致疼痛、感覺障礙和身心損傷。神經橫斷會導致神經元與其支持細胞之間的通訊中斷。所有這些損傷都可能發生在中樞神經系統（CNS）和周圍神經系統（PNS）中，而它們的神經元對軸突橫斷的響應在其根本上是不同的。PNS在損傷后具有先天性再生潛力，但對于間隙長度大于10 mm的缺陷，神經再生不會自發發生。目前，修復長間隙周圍神經損傷（PNI）的臨床標準是使用自體移植物。然而，仍存在一些局限性，如供體來源短缺、大小不匹配和對供體部位的永久性損傷等。與PNS不同，CNS中橫斷的軸突只能產生功能不足的發芽，而這幾乎不能提供功能恢復。目前，通過藥物治療和康復訓練進行姑息性功能恢復是首選。然而，這些方法既不能逆轉神經損傷，也不能恢復運動能力。組織工程技術旨在使用工程方法（包括支架、細胞以及生物物理和生物化學信號）來替換、修復或再生受損、退化或有缺陷的組織，并在周圍神經和脊髓再生方面顯示出潛在的優勢。而3D打印技術能夠為設計和制造組織工程支架提供所需的空間精度，可以模擬組織結構和材料靈活性，以匹配天然組織的機械和化學特性。3D打印技術使用可固化的材料和計算機控制的工作系統，在設定的數字模型指導下，逐層構建3D結構，可以很容易地獲得包含生物材料、多種細胞和/或生長因子的精細幾何分布，并可以提供個性化的患者特異性治療選擇。本文對適用于神經組織工程的3D打印技術及其典型應用進行了詳細的介紹和總結。
最新進展
3.1. 適用于神經組織工程支架的3D打印技術
3D打印是一系列靈活的增材制造技術，可以精確地構建具有復雜3D特征的結構。它在設計靈活性、個性化定制、結構可靠性和適用材料的多樣性方面具有很大的優勢。作者總結了神經組織工程中廣泛使用的3D打印方法，包括噴墨打印、擠出打印、立體光固化、面投影技術和一些新興的3D打印技術。
噴墨打印能夠以高度可控的方式沿著 x、 y 和 z 軸沉積微小的聚合物溶液液滴，層層累積后在基板上生成所需圖案。在成型過程中，墨水材料必須保持液態，以便能夠形成液滴并在沉積后立即凝固，從而形成一個3D 結構的支架。噴墨打印技術結合了數據驅動和非接觸方法，能夠使精確體積的墨水以高速和準確的方式沉積在目標位置。目前有多種類型的噴墨打印，如基于熱能機制、壓電機制等（圖2a）。用于生物打印的噴墨技術已經成功地打印了液體生物墨水，在微米尺度分辨率下，可以同時沉積不同類型的材料和細胞并精準定位。噴墨生物打印在打印分辨率上具有一定的優勢，已有研究表明，按需噴墨打印可以用來精確地沉積細胞而不犧牲其活力，對細胞的精確定位可以促進精細神經網絡的建立。噴墨打印技術的主要問題是細胞或材料可能會堵塞打印頭的噴嘴，這可能會產生熱應力、機械應力等，從而損傷細胞。為了防止噴嘴堵塞，墨水必須具備低粘度和低細胞密度。這些條件的控制反過來又導致打印過程中的其他限制（如液滴擴散、細胞沉淀等)。
擠出打印是在計算機控制下，通過可移動打印頭上的噴嘴逐層沉積材料實現的（圖2b)。它分為基于熔融和基于溶液兩種打印方法。擠出打印技術是應用最廣泛的構建載細胞的3D結構的技術之一，它使用活塞或螺桿不斷擠出生物墨水。擠壓產生的壓力和剪切力是造成細胞損傷的主要原因，因此需要對打印參數（細胞密度、生物墨水粘度、溫度、氣壓等）進行優化，以防止細胞凋亡。這種生物打印方法的最大優點是可以打印細胞密度較高的粘性生物墨水，這是其他打印技術不易達到的。另一方面，與其他打印方法相比，擠出生物打印的分辨率稍差，對打印形狀和固定細胞位點的精確預置能力較低。常用的基礎打印工藝主要包括熔融沉積成型（FDM）、墨水直寫和近場直寫（MEW）。
光固化技術（SLA）是基于液體光敏樹脂的光聚合原理的工藝，即在紫外或者其他光源照射下液態光敏樹脂發生光聚合反應從而固化。當計算機控制的激光束在偏轉鏡的作用下掃描到樹脂液體表面時，光斑經過的區域液體從點到面凝固。當第一層掃描完成后，升降機驅動平臺下降一層高度，然后掃描下一層，直到得到一個完整的3D實體。因此，SLA是一個相對緩慢的打印過程（圖3a）。使用SLA技術可以構建具有明確定義的微觀結構和互連孔隙的組織工程支架。與基于噴墨和擠出的打印相比，SLA不存在噴嘴堵塞的問題，因此擴大了生物墨水粘度和細胞密度的范圍。但細胞活力將受到SLA工藝要求的顯著影響，即生物墨水須與光源兼容。此外，在SLA工藝中，用于交聯水凝膠的摻入光引發劑引起的材料毒性也是該技術在生物打印中應用的主要挑戰之一。因此需要對生物相容性打印墨水進行更多的研究，以提高SLA在臨床相關神經組織工程結構中的應用。
面投影技術（DLP）也是基于樹脂材料的光聚合反應，不同于SLA的自下而上，DLP是一種自上而下的方法。DLP和SLA工藝的主要區別在于SLA可以投射激光束的光斑，而在DLP系統中由數百萬面鏡子組成的數字微鏡裝置（DMD）可以直接將二維的平面圖像投射到光敏材料的平面，從而大大提高了打印效率（圖3b）。盡管DLP有很多的優勢，但是適用于神經組織工程的打印材料還有待開發。
3.2. 3D打印在周圍神經和脊髓損傷修復中的應用
3D打印功能性支架誘導神經分化
在使用3D打印技術構建神經支架的過程中，可以預先設計打印墨水的物理和生物化學性質以及形成的支架結構，以獲得可以引導神經分化的功能性支架。考慮到神經組織的電生理特性，許多研究使用3D打印技術來制備導電支架。圖4總結了多種用于誘導神經分化的3D打印功能性支架的方法和效果。
3D打印神經引導導管用于周圍神經修復
大量研究證明，神經引導導管（NGCs）作為一種組織工程植入物，在PNI修復中具有廣闊的應用前景。然而，現有的NGCs存在許多挑戰，如復雜的制造過程、簡單的體系結構以及缺乏有效的指導信號。作為一種快速成型技術，3D打印可以輕松快速地構建所需的結構，以模擬神經組織的宏觀和微觀結構。作者總結了四類促進周圍神經修復和再生的3D打印NGCs，包括能夠改善微環境的各向異性NGCs、增強神經再生的藥物遞送NGCs、加速臨床應用的個性化NGCs和輔助神經縫合術的特殊設計NGCs。圖5和圖6分別總結了3D打印制造各向異性NGCs和個性化NGCs的方法和效果。
3D打印結構促進脊髓神經網絡建立
細胞的精確空間排列對組織的功能性生長至關重要。由于脊髓包含一系列具有各種組織形態的細胞類型，這一點尤為重要。另外，精確的時空形態發生梯度產生特定的基因表達模式并控制神經前體細胞（NPCs）的增殖和分化，是驅動脊髓中具有不同功能的不同細胞群的原因。3D打印技術在構建具有精確空間組織的多細胞神經組織和具有分子濃度梯度的支架方面具有可行性，可以促進脊髓網絡的建立。圖7總結了3D打印結構促進脊髓神經網絡建立的方法和效果。
3D打印脊髓樣支架用于SCI修復
3D打印為脊髓損傷修復提供了各種可行的解決方案，使用不同的生物墨水材料并結合不同的成分（如細胞、生長因子和生物分子）來促進脊髓再生。可以打印由生物材料、活細胞和/或生物活性因子組成的生物墨水，通過精確調節生物墨水中各成分的比例和打印條件，可以更好地模擬組織或器官的生理結構、機械性能和生物功能，最終實現損傷組織/器官的精確制造和快速修復。圖8總結了3D生物打印支架改善干細胞治療并促進SCI修復的方法和效果。
未來展望
3D打印技術的快速發展和持續創新打破了傳統技術在制造先進神經組織工程支架方面的局限性，可以構建復雜的神經支架。然而，未來仍面臨一些挑戰：
（1）天然周圍神經具有多尺度的層次結構，3D打印支架有望準確模擬周圍神經的結構。但大多數基于擠出的3D打印支架只能在低水平上模擬分層結構，并且打印分辨率有限。因此，應該開發更復雜的微擠壓噴嘴，以實現具有更高分辨率的神經支架的制造，甚至實現多尺度3D打印；
（2）神經元的細胞體和軸突分別組成天然脊髓的灰質和白質，呈現出具有多種功能的異質結構。然而，具有各種功能的集成的脊髓支架很難制造。因此，應采用優化的3D打印策略來構建具有復雜特征的定制支架，以實現多組分3D打印；
（3）在長距離PNI中，由于缺乏足夠的生化信號引導，即使引入了NGCs，受傷的神經也很難跨越鴻溝再生。因此，應該開發更卓越的3D打印技術，通過在打印過程中原位結合所需的生物化學信號來“縮短”神經損傷的距離；
（4）有效的電信號傳導對神經再生至關重要，但目前3D打印支架中使用的導電/壓電材料是不可降解的。因此，有必要開發新型的、生物相容的可打印材料；
（5）提供具有足夠血管化的支架以便在神經再生過程中輸送足夠的氧氣和營養物質是至關重要的，但很少有支架是專門制造用以實現具有必要血管化的神經再生。因此，為了構建神經再生增強和血管生成增強的支架，需要適當的策略，例如血管生長因子的控制釋放和支架中血管樣通道的建立。圖9總結了3D打印神經支架的挑戰與前景。
近期，浙江大學機械學院賀永教授、東莞理工學院特聘副教授宋菊青等人在SCI核心期刊《極端制造》（International Journal of Extreme Manufacturing, IJEM）上發表了題為《Advances in 3D printing scaffolds for peripheral nerve and spinal cord injury repair》的綜述。論文概述了周圍神經和脊髓的解剖結構，以及目前臨床上周圍神經損傷（PNI）和脊髓損傷（SCI）的治療策略。然后討論了周圍神經和脊髓組織工程的設計要素，并詳述了適用于神經組織工程的多種3D打印技術。最后重點介紹了3D打印技術在周圍神經再生和脊髓修復中的應用，包括誘導神經分化、制造神經引導導管、建立脊髓神經網絡和構建脊髓樣支架（如圖1），以及該研究領域的挑戰和前景。
亮點
系統概述了神經系統的解剖結構、神經損傷的當前治療策略以及神經損傷修復支架的設計要素。
探討了擠出打印、立體光固化和面投影打印等3D打印工藝如何有效的構建神經損傷修復支架。
歸納總結了3D打印支架在周圍神經再生和脊髓損傷修復中的最新應用，可以為組織工程神經修復和再生提供新的思路。
圖1 神經支架的設計要素、適用的3D打印技術和典型應用
研究背景
神經系統損傷可能導致神經橫斷和血神經屏障破壞，最終導致疼痛、感覺障礙和身心損傷。神經橫斷會導致神經元與其支持細胞之間的通訊中斷。所有這些損傷都可能發生在中樞神經系統（CNS）和周圍神經系統（PNS）中，而它們的神經元對軸突橫斷的響應在其根本上是不同的。PNS在損傷后具有先天性再生潛力，但對于間隙長度大于10 mm的缺陷，神經再生不會自發發生。目前，修復長間隙周圍神經損傷（PNI）的臨床標準是使用自體移植物。然而，仍存在一些局限性，如供體來源短缺、大小不匹配和對供體部位的永久性損傷等。與PNS不同，CNS中橫斷的軸突只能產生功能不足的發芽，而這幾乎不能提供功能恢復。目前，通過藥物治療和康復訓練進行姑息性功能恢復是首選。然而，這些方法既不能逆轉神經損傷，也不能恢復運動能力。組織工程技術旨在使用工程方法（包括支架、細胞以及生物物理和生物化學信號）來替換、修復或再生受損、退化或有缺陷的組織，并在周圍神經和脊髓再生方面顯示出潛在的優勢。而3D打印技術能夠為設計和制造組織工程支架提供所需的空間精度，可以模擬組織結構和材料靈活性，以匹配天然組織的機械和化學特性。3D打印技術使用可固化的材料和計算機控制的工作系統，在設定的數字模型指導下，逐層構建3D結構，可以很容易地獲得包含生物材料、多種細胞和/或生長因子的精細幾何分布，并可以提供個性化的患者特異性治療選擇。本文對適用于神經組織工程的3D打印技術及其典型應用進行了詳細的介紹和總結。
最新進展
3.1. 適用于神經組織工程支架的3D打印技術
3D打印是一系列靈活的增材制造技術，可以精確地構建具有復雜3D特征的結構。它在設計靈活性、個性化定制、結構可靠性和適用材料的多樣性方面具有很大的優勢。作者總結了神經組織工程中廣泛使用的3D打印方法，包括噴墨打印、擠出打印、立體光固化、面投影技術和一些新興的3D打印技術。
噴墨打印能夠以高度可控的方式沿著 x、 y 和 z 軸沉積微小的聚合物溶液液滴，層層累積后在基板上生成所需圖案。在成型過程中，墨水材料必須保持液態，以便能夠形成液滴并在沉積后立即凝固，從而形成一個3D 結構的支架。噴墨打印技術結合了數據驅動和非接觸方法，能夠使精確體積的墨水以高速和準確的方式沉積在目標位置。目前有多種類型的噴墨打印，如基于熱能機制、壓電機制等（圖2a）。用于生物打印的噴墨技術已經成功地打印了液體生物墨水，在微米尺度分辨率下，可以同時沉積不同類型的材料和細胞并精準定位。噴墨生物打印在打印分辨率上具有一定的優勢，已有研究表明，按需噴墨打印可以用來精確地沉積細胞而不犧牲其活力，對細胞的精確定位可以促進精細神經網絡的建立。噴墨打印技術的主要問題是細胞或材料可能會堵塞打印頭的噴嘴，這可能會產生熱應力、機械應力等，從而損傷細胞。為了防止噴嘴堵塞，墨水必須具備低粘度和低細胞密度。這些條件的控制反過來又導致打印過程中的其他限制（如液滴擴散、細胞沉淀等)。
擠出打印是在計算機控制下，通過可移動打印頭上的噴嘴逐層沉積材料實現的（圖2b)。它分為基于熔融和基于溶液兩種打印方法。擠出打印技術是應用最廣泛的構建載細胞的3D結構的技術之一，它使用活塞或螺桿不斷擠出生物墨水。擠壓產生的壓力和剪切力是造成細胞損傷的主要原因，因此需要對打印參數（細胞密度、生物墨水粘度、溫度、氣壓等）進行優化，以防止細胞凋亡。這種生物打印方法的最大優點是可以打印細胞密度較高的粘性生物墨水，這是其他打印技術不易達到的。另一方面，與其他打印方法相比，擠出生物打印的分辨率稍差，對打印形狀和固定細胞位點的精確預置能力較低。常用的基礎打印工藝主要包括熔融沉積成型（FDM）、墨水直寫和近場直寫（MEW）。
圖2（a）噴墨打印和（b）擠出打印的示意圖。經許可轉載，版權所有Elsevier Ltd。
光固化技術（SLA）是基于液體光敏樹脂的光聚合原理的工藝，即在紫外或者其他光源照射下液態光敏樹脂發生光聚合反應從而固化。當計算機控制的激光束在偏轉鏡的作用下掃描到樹脂液體表面時，光斑經過的區域液體從點到面凝固。當第一層掃描完成后，升降機驅動平臺下降一層高度，然后掃描下一層，直到得到一個完整的3D實體。因此，SLA是一個相對緩慢的打印過程（圖3a）。使用SLA技術可以構建具有明確定義的微觀結構和互連孔隙的組織工程支架。與基于噴墨和擠出的打印相比，SLA不存在噴嘴堵塞的問題，因此擴大了生物墨水粘度和細胞密度的范圍。但細胞活力將受到SLA工藝要求的顯著影響，即生物墨水須與光源兼容。此外，在SLA工藝中，用于交聯水凝膠的摻入光引發劑引起的材料毒性也是該技術在生物打印中應用的主要挑戰之一。因此需要對生物相容性打印墨水進行更多的研究，以提高SLA在臨床相關神經組織工程結構中的應用。
面投影技術（DLP）也是基于樹脂材料的光聚合反應，不同于SLA的自下而上，DLP是一種自上而下的方法。DLP和SLA工藝的主要區別在于SLA可以投射激光束的光斑，而在DLP系統中由數百萬面鏡子組成的數字微鏡裝置（DMD）可以直接將二維的平面圖像投射到光敏材料的平面，從而大大提高了打印效率（圖3b）。盡管DLP有很多的優勢，但是適用于神經組織工程的打印材料還有待開發。
圖3（a）立體光固化和（b）面投影技術的示意圖。經許可轉載，版權所有(2012) Elsevier Ltd。
3.2. 3D打印在周圍神經和脊髓損傷修復中的應用
3D打印功能性支架誘導神經分化
在使用3D打印技術構建神經支架的過程中，可以預先設計打印墨水的物理和生物化學性質以及形成的支架結構，以獲得可以引導神經分化的功能性支架。考慮到神經組織的電生理特性，許多研究使用3D打印技術來制備導電支架。圖4總結了多種用于誘導神經分化的3D打印功能性支架的方法和效果。
圖4（a–c）用于培養PC12細胞的導電PPy/膠原基底示意圖，以及噴墨打印的PPy直線和在導電支架上生長的PC12細胞的圖像。經許可轉載，版權所有(2012)
Elsevier
B.V。（d–f）用于引導神經細胞定向生長的3D打印功能化納米復合材料示意圖，以及分別在純PCL膜和CNF基復合材料上培養的神經細胞行為的圖像。經許可轉載，版權所有Royal
Society of
Chemistry。（g–j）3D導電神經支架的示意圖，以及電刺激作用下3D打印支架中DRG細胞的行為和功能。經許可轉載，版權所有(2019)
Elsevier
B.V。（k–m）光刺激響應的3D打印支架示意圖，以及支架多孔結構和NSCs在有/無光刺激作用下第14天的神經元分化圖像。經許可轉載，版權所有(2017)
IOP Publishing Ltd。
3D打印神經引導導管用于周圍神經修復
大量研究證明，神經引導導管（NGCs）作為一種組織工程植入物，在PNI修復中具有廣闊的應用前景。然而，現有的NGCs存在許多挑戰，如復雜的制造過程、簡單的體系結構以及缺乏有效的指導信號。作為一種快速成型技術，3D打印可以輕松快速地構建所需的結構，以模擬神經組織的宏觀和微觀結構。作者總結了四類促進周圍神經修復和再生的3D打印NGCs，包括能夠改善微環境的各向異性NGCs、增強神經再生的藥物遞送NGCs、加速臨床應用的個性化NGCs和輔助神經縫合術的特殊設計NGCs。圖5和圖6分別總結了3D打印制造各向異性NGCs和個性化NGCs的方法和效果。
圖5（a–e）模擬PNI微環境的3D打印多尺度NGC的示意圖，仿生支架及NGC的結構，以及外周神經再生的體外和體內研究結果。經許可轉載，版權所有(2021)
Wiley-VCH
GmbH。（f–m）用可見光催化的功能化3D生物活性NGC的示意圖，3D打印支架和NGC的各向異性結構，以及對PC12細胞行為的指導作用。經許可轉載，版權所有(2020)
Elsevier Ltd。
圖6（a–f）DLP打印的具有多通道結構的NGCs以及對NCSCs分化和功能的影響。經許可轉載，版權所有(2020)
Elsevier Ltd。（g–m）個性化定制的3D打印NGCs以及坐骨神經損傷的體內研究。經許可轉載，版權所有(2018) Elsevier
Ltd。
3D打印結構促進脊髓神經網絡建立
細胞的精確空間排列對組織的功能性生長至關重要。由于脊髓包含一系列具有各種組織形態的細胞類型，這一點尤為重要。另外，精確的時空形態發生梯度產生特定的基因表達模式并控制神經前體細胞（NPCs）的增殖和分化，是驅動脊髓中具有不同功能的不同細胞群的原因。3D打印技術在構建具有精確空間組織的多細胞神經組織和具有分子濃度梯度的支架方面具有可行性，可以促進脊髓網絡的建立。圖7總結了3D打印結構促進脊髓神經網絡建立的方法和效果。
圖7（a–i）負載sNPCs和OPCs的3D打印生物相容性脊髓支架的構建以及用于SCI修復的體外研究。經許可轉載，版權所有(2018)
WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,
Weinheim。（j–n）3D打印支架的示意圖以及脊髓神經網絡形成的體外研究。經許可轉載，版權所有Wiley-VCH GmbH。
3D打印脊髓樣支架用于SCI修復
3D打印為脊髓損傷修復提供了各種可行的解決方案，使用不同的生物墨水材料并結合不同的成分（如細胞、生長因子和生物分子）來促進脊髓再生。可以打印由生物材料、活細胞和/或生物活性因子組成的生物墨水，通過精確調節生物墨水中各成分的比例和打印條件，可以更好地模擬組織或器官的生理結構、機械性能和生物功能，最終實現損傷組織/器官的精確制造和快速修復。圖8總結了3D生物打印支架改善干細胞治療并促進SCI修復的方法和效果。
圖8（a–f）負載NSCs的生物打印脊髓樣支架的示意圖，以及植入12周后SCI修復的體內研究。（d）中的GFP（綠色）和Tuj1（紅色）、（e）中的GFP（綠色）和NF（紅色）以及（f）中的GFP（綠色）和Oligo2（紅色）的免疫染色分別顯示了病變區域中植入的神經干細胞的存活和神經分化、成熟神經元的形成以及少突膠質細胞的分化。經許可轉載，版權所有(2021)
Elsevier Ltd。（g–m）負載NSCs和OSMI-4的3D打印SM水凝膠支架（SM-OSMI-4 +
NSCs）的示意圖，以及SCI修復的體外和體內研究結果。（j）中的活/死染色顯示培養7天后，3D生物打印支架中NSCs的存活情況。（k）中的GFAP（綠色）和Tuj1（紅色）、（l）中的NF（紅色）和（m）中的GAP43（紅色）的免疫熒光染色顯示了植入兩個月后SM-OSMI-4
+ NSCs組病變區域的神經絲再生和軸突再生情況。經許可轉載，版權所有(2022) Elsevier Ltd。
未來展望
3D打印技術的快速發展和持續創新打破了傳統技術在制造先進神經組織工程支架方面的局限性，可以構建復雜的神經支架。然而，未來仍面臨一些挑戰：
（1）天然周圍神經具有多尺度的層次結構，3D打印支架有望準確模擬周圍神經的結構。但大多數基于擠出的3D打印支架只能在低水平上模擬分層結構，并且打印分辨率有限。因此，應該開發更復雜的微擠壓噴嘴，以實現具有更高分辨率的神經支架的制造，甚至實現多尺度3D打印；
（2）神經元的細胞體和軸突分別組成天然脊髓的灰質和白質，呈現出具有多種功能的異質結構。然而，具有各種功能的集成的脊髓支架很難制造。因此，應采用優化的3D打印策略來構建具有復雜特征的定制支架，以實現多組分3D打印；
（3）在長距離PNI中，由于缺乏足夠的生化信號引導，即使引入了NGCs，受傷的神經也很難跨越鴻溝再生。因此，應該開發更卓越的3D打印技術，通過在打印過程中原位結合所需的生物化學信號來“縮短”神經損傷的距離；
（4）有效的電信號傳導對神經再生至關重要，但目前3D打印支架中使用的導電/壓電材料是不可降解的。因此，有必要開發新型的、生物相容的可打印材料；
（5）提供具有足夠血管化的支架以便在神經再生過程中輸送足夠的氧氣和營養物質是至關重要的，但很少有支架是專門制造用以實現具有必要血管化的神經再生。因此，為了構建神經再生增強和血管生成增強的支架，需要適當的策略，例如血管生長因子的控制釋放和支架中血管樣通道的建立。圖9總結了3D打印神經支架的挑戰與前景。
圖9 3D打印神經支架的挑戰與前景。
(責任編輯：admin)
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