两张带有红色连接的紫色斑点显微图

来源:©RMIT大学

神经元沿着生物导电墨水(左)沿一条线生长,在没有可打印墨水(右)的情况下向各个方向生长。

新的研究表明,用特殊设计的墨水打印的管状结构可以在体外修复受损的神经回路。这种导管可以发展成一种治疗方法,以促进神经损伤患者的感觉和运动恢复。

神经损伤会中断神经系统细胞之间的通信网络。神经可以生长新的细胞来闭合小的间隙并重新建立连接。然而,在较大的病变中,恢复神经网络更为复杂。

Shadi Houshyar他说,如果神经之间的间隙太大,就会产生很大的张力和断裂,所以将神经连接在一起是很有挑战性的,有时是不可能的。她补充说:“这就是为什么他们必须在中间使用同种异体移植物或神经导尿管之类的东西。”

虽然同种异体移植可以帮助引导神经细胞向正确的方向生长,但它们经常失败,因为模仿神经组织的结构和功能具有挑战性。这限制了功能和感觉的恢复。Houshyar的研究目的是用一种创造性的方法来制作一种更有效的指南,以促进神经元的迁移——他们用一种特殊的墨水引导和促进神经的再生。

Houshyar说这种墨水有两个主要成分。多巴胺能促进神经细胞生长和分化,碳纳米纤维具有导电性。这些纤维利用人体自身的电信号,协助将神经引导到正确的方向——这是维持神经再生过程中感觉和运动功能的关键一步。研究小组测试了墨水,发现神经元在向正确的方向生长和迁移。

胡希亚尔说:“初步结果表明,神经会生长,大量研究和文献综述表明,神经细胞会跟随电信号。”在将所有材料与溶剂混合并制成墨水后,该团队将其打印在可生物降解的神经导管表面。未来的测试将包括包扎两条受伤神经之间的导管。她补充说:“目前我们在实验室测试了人类细胞,结果非常好。”“我们很乐观,因为(神经导管)都与身体兼容。下一阶段将使用非常小的动物,如果有效,我们可以优化它。”

Sandra Van Vlierberghe比利时根特大学的生物材料专家,强调了这种墨水是如何在单一材料中结合生物降解性和导电性的。“创造可生物降解的导电材料的概念非常有趣,”她补充道。“(大多数)导电聚合物的问题在于它们不可生物降解。理想情况下,当以组织工程为目标时,你希望有一种可以降解的生物材料。Vlierberghe说,将碳纳米纤维结合到聚合物中是实现导电性的好策略,但调节起来可能很复杂。“最终,这是一种新的化学实体,这意味着在人体上测试它需要一些监管障碍和巨大的投资。”