近期，来自爱尔兰皇家加拿大医学与健康科学大学（RCSI）的一个研究小组开发了一种 3D 打印植入物，可以向脊髓受伤部位传递电刺激，为修复神经损伤提供了一种潜在的新途径。
有关 3D 打印植入物的详细信息以题为“3D-Printing of Electroconductive MXene-Based Micro-Meshes in aBiomimetic Hyaluronic Acid-Based Scaffold Directs and Enhances ElectricalStimulation for Neural Repair Applications”的论文发表在《先进科学》杂志上。
脊髓损伤是一种影响人生的疾病，可能导致瘫痪、感觉丧失和慢性疼痛。在爱尔兰，有超过2300名脊髓损伤患者及其家庭，但目前尚无有效修复损伤的治疗方法。然而，在损伤部位进行治疗性电刺激已被证明具有促进神经细胞（神经元）再生的潜力。
皇家爱尔兰科学技术学院（RCSI）研究与创新副校长、生物工程与再生医学教授、组织工程研究组（TERG）负责人费格尔·奥布莱恩教授说道：“促进脊髓损伤后神经元的再生历来非常困难，但我们的团队正在开发导电生物材料，可以将电刺激传导至损伤部位，帮助身体修复受损组织。AMBER中心提供的独特环境，让生物医学工程师、生物学家和材料科学家齐心协力，共同解决重大的社会挑战，为此类颠覆性创新提供了重大机遇。”
△MXene和 MXene-PCL 表征。A) MXene 薄片形貌的 SEM 显微照片；B) 元素组成的EDX 分析。C) 纳米颗粒尺寸分布测量，表明平均粒径为1.87 ± 1.18 µm。D) 真空退火 MXene 薄膜的 SEM，显示层状薄片形貌。E) 退火MXene 薄膜的导电性。F) 经 NAOH 处理的 PCL 表面表现出与 MXene 涂层薄膜相似的亲水性（n ≥ 8）。G) 涂层 PCL 薄膜产生不透明的黑色薄膜。H) 原子力显微镜尖端位移分析；I) MXene-PCL 薄膜。J) MXene-PCL 表面的高分辨率挠度测量，白色箭头表示凸起的单层 MXene 薄片。
这项研究由爱尔兰皇家科学学院（RCSI）TERG 和爱尔兰先进材料与生物工程研究中心（AMBER）的研究人员领导。研究团队使用了来自爱尔兰圣三一学院化学学院 Valeria Nicolosi 教授实验室和 AMBER 的超薄纳米材料（这些材料通常用于电池设计等应用），并利用 3D 打印技术将它们集成到柔软的凝胶状结构中。
最终的植入物模拟了人类脊髓的结构，并具有由细小纤维组成的精细网格，可以将电流传导至人体细胞。实验室测试表明，植入物能够有效地向神经元和干细胞传递电信号，增强生长能力。此外，研究人员还发现，调整植入物内部的纤维布局可以进一步提高有效性。
△PCL/MXene微网的熔融电写。A) 不同孔径微纤维网格（微网）的设计。B) 喷丝头运动（红色）和投影微网设计（蓝绿色）的 SHAPR 模型。C) 纤维间距的变化导致微网横截面积的显著变化。D) 微网由交织的微纤维层形成，高度达 75 层。E) 优化纤维沉积参数可实现高分辨率打印。F) 500、750 和 1000 微米微网的照片。G)PCL 和 PCL/MXene 微网的相应 SEM 显微照片，展示了 500、750 和 1000 微米微纤维间距的有效生产。 H) MXene 涂层使 MXene 薄片均匀粘附在 PCL 表面，形成 I) 薄层插层。
TERG研究员、论文第一作者IanWoods博士说道：“这些3D打印材料使我们能够调节电刺激的传递方式，从而控制再生，并可能催生新一代用于治疗创伤性脊髓损伤的医疗器械。除了脊柱修复之外，这项技术还可能应用于心脏、骨科和神经系统治疗，这些治疗中，电信号可以促进愈合。”
爱尔兰皇家外科医学院 (RCSI) 和AMBER 的研究人员与爱尔兰橄榄球联盟慈善信托基金 (IRFU-CT) 合作开展项目，并组建了一个顾问小组来监督和指导这项研究。小组成员包括重伤橄榄球运动员、临床医生、神经科学家和研究人员。
伍兹博士表示：“咨询小组凭借他们的专业知识，帮助我们加深了对脊髓损伤患者生活经历、治疗重点以及新兴治疗方法的理解。我们定期举行会议，持续交流意见、想法和成果。”
本研究得到了爱尔兰橄榄球联盟慈善信托基金、AMBER、爱尔兰先进材料和生物工程研究中心以及爱尔兰研究委员会爱尔兰政府博士后奖学金的支持。
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