生物3D打印导电神经支架促进神经干细胞向神经元分化及脊髓损伤修复

脊髓损伤（SCI）是一种可怕的中枢神经系统损伤，到目前为止，临床上还没有理想的治疗方法。脊髓仿生支架模仿了原生脊髓组织的形状和结构，可以有效促进SCI的修复。然而，目前的仿生支架并不能模仿脊髓组织的生物功能，尤其是导电性，这在很大程度上限制了SCI的治疗效果。在这项研究中，我们开发了基于甲基丙烯酸明胶（GelMA）、甲基丙烯酸透明质酸（HAMA）和聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：磺化木质素（PEDOT:LS）的新型导电水凝胶。在GelMA/HAMA水凝胶基质中加入PEDOT:LS，可以显著提高水凝胶的导电性。通过精确调节光固化时间，导电水凝胶显示出与本地脊髓组织相似的机械性能。然后，通过3D生物打印技术制造了导电的仿生支架，封装在支架中的神经干细胞（NSCs）表现出良好的存活率（高于90%）。与报道的非导电支架相比，导电支架明显促进了NSCs在体外的神经元分化。在大鼠脊髓完全横断模型中，导电生物模拟支架极大地促进了后肢运动功能的恢复。免疫荧光染色结果进一步表明，导电仿生支架有效地促进了损伤部位神经元的再生，减少了胶质瘢痕的沉积，并促进了神经轴突的再生和髓鞘化。总的来说，本工作中开发的导电性脊髓仿生支架的3D生物打印代表了一种基于干细胞的SCI治疗的有前途的方法。