3D打印螺旋神经导管解决神经缺损中的营养运输和细胞活性问题

来源：EFL生物3D打印与生物制造

大尺寸神经缺损难以自愈，需要植入神经引导导管来辅助神经再生。然而，目前开发的神经导管大多缺乏营养物质运输、细胞粘附和组织浸润的表面线索，对于大尺寸缺损的修复效果欠佳。来自美国康涅狄格大学的Sangamesh G. Kumbar团队与印度山姆哈人文与科学技术研究院的Dhakshinamoorthy Sundaramurthi团队合作，开发了一种多孔螺旋结构的神经导管来解决这一痛点。研究人员采用3D打印技术制备热塑性聚氨酯（TPU）纤维晶格，结合聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物（PHBV）静电纺丝纳米纤维，制备得到的螺旋导管表面积明显更大，有利于细胞的相互作用。通过调整TPU填充密度，优化导管的机械性能和细胞相容性。将该导管植入10 mm大鼠坐骨神经缺损模型中，表现出与自体移植物相当的修复效果。相关工作以“Innovative spiral nerve conduits: Addressing nutrient transport and cellular activity for critical-sized nerve defects”为题发表在《Bioactive Materials》上。

研究要点
1、聚焦临界大小神经缺损：开发专为长距离神经再生而设计的聚合物螺旋结构神经导管，解决现有神经导管在大尺寸神经缺损修复中营养运输、细胞活性等方面的不足。

2、创新的材料设计：采用熔融沉积成型3D打印技术制备TPU纤维晶格，改善导管的机械性能；具有取向性的PHBV纳米纤维促进营养物质运输和轴突定向生长。

3、性能优化：调整TPU填充密度（25%、35%、50%），改善导管的极限拉伸强度、杨氏模量、断裂载荷、缝合保持强度。

4、应用潜力：与市售神经导管相比，TPU/aPHBV导管具有优势，例如螺旋结构为细胞相互作用提供更大面积，纳米拓扑结构引导轴突定向延伸等。


文章来源：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.10.028