四川大学华西医院：可用于外周神经修复药物释放的DLP打印自粘合绷带

来源：EngineeringForLife  

周围神经损伤是一种常见疾病，其是导致患者运动或感觉功能丧失等长期残疾的重要原因之一。因此，制定对应的治疗策略以促进受伤周围神经的再生能力是非常必要的。近期，来自四川大学华西医院的苟马玲团队利用多材料投影式光固化（DLP）3D打印技术设计了一种由两个不同的水凝胶层组成的自粘合绷带（图1），该绷带可以通过点击反应相互粘合从而包裹在受伤的神经周围，以促进神经再生和恢复。其中纳米药物被封装在具有光栅结构的一层中，绷带的光栅层紧贴受伤部位，从而包裹住受伤的神经，通过药物释放来改善Schwann细胞的增殖和迁移从而促进神经修复。相关论文“A 3D-Printed Self-Adhesive Bandage with Drug Release for Peripheral Nerve Repair”发表在Advanced Science杂志上。

图1 围绕神经并释放药物的3D打印自粘载药绷带

首先，研究人员利用叠氮基（-N3）和环辛炔基（-DBCO）对明胶进行改性，合成了一组可3D打印的水凝胶单体（DBCO-GelMA 和 N3-GelMA），并对其自粘合能力进行了测试（图2）。

图2 自粘合能力测试

其次，研究人员采用DLP打印技术制造了由DBCO-GelMA作为基底层，N3-GelMA和载药纳米颗粒的混合墨水作为光栅层的可点击光聚合单体的双层结构自粘合绷带，并通过大鼠的体内降解实验得出自粘合绷带具有良好的生物相容性和降解性（图3）。

图3 自粘绷带的结构和生物相容性表征

随后，研究人员对制造出的自粘合绷带的药物释放能力进行了测试（图4），设计并制造了药物释放模型来模拟负载于绷带中的XMU-MP-1（一种可逆的选择性激酶抑制剂）的释放。在该释放模型中，释放到内部和外部的药物可以被分离和收集，从而控制药物向被包裹的神经集中释放。

图4 负载XMU-MP-1的纳米颗粒的制备和药物释放的体外演示

最后，研究人员通过使用大鼠的坐骨神经横断面模型（图5），评估了自粘合载药绷带对周围神经的修复功能，并利用电生理分析手段来测试受伤周围神经的功能恢复情况，试验结果表明 SADB（载药的自粘合绷带）和SAB（自粘合绷带） 组的神经再生和功能恢复更好。

图5 可生物降解自粘合绷带的体内功能评估

在电生理分析后，研究人员解剖了再生神经并对其进行了形态学分析（图6），分析结果表明SADB和SAB两组具有加速神经的修复、抑制肌肉萎缩的效果。

图6 修复神经和周围肌肉的组织学分析

综上所述，该研究设计了一种用于修复周围神经损伤的3D打印自粘合载药绷带。通过点击光聚合反应可使其具有黏附的效果，这使得该绷带的使用变得简单高效。这种绷带所具有的空间药物释放能力有利于提高治疗效率并减少潜在的副作用。通过体内实验数据可知，使用这种绷带能有效促进神经的再生和恢复。该研究中所制造的载药绷带在周围神经修复中具有潜在的应用价值，其可应用于神经修复相关的生物材料开发。

参考文献

Jiumeng Zhang, Yuwen Chen, Yulan Huang, Wenbi Wu, Xianming Deng, Haofan Liu, Rong Li, Jie Tao, Xiang Li, Xuesong Liu, Maling Gou. A 3D-Printed Self-Adhesive Bandage with Drug Release for Peripheral Nerve Repair. Advanced Science.
https://doi.org/10.1002/advs.202002601