近日，美國加州大學圣迭戈分校醫學院和醫學工程研究所的研究人員首次利用快速3D打印技術創建出一個模擬中樞神經系統結構的支架，并將該支架成功植入大鼠脊髓嚴重受傷的位置，用于促進脊髓受傷部位的神經生長，修復神經連接和失去的功能。

該3D打印技術可以快速打印出能夠匹配脊髓受損位置（適用于各種位置大小和形狀）的植入物，植入物包含數十個微小的、200μm寬（人類頭發寬度的兩倍）的通道，可以引導神經干細胞和軸突沿著脊髓損傷的長度生長。

上圖為3D打印的2mm的植入物，被用作修復大鼠脊髓損傷的支架，圍繞在H型中心的圓點是空心的入口，植入的神經干細胞通過這個入口將軸突伸展至宿主組織。

據悉，研究人員將裝載有神經干細胞的2mm植入移植到大鼠嚴重受損的脊髓位置。幾個月后，新的脊髓組織在大鼠受傷位置完全再生，并與分離的脊髓端連接起來，后腿功能性運動得到顯著改善；循環系統已經穿透植入物內部，以形成功能性的血管網絡，這有助于神經干細胞存活。

在大鼠試驗中，該支架提供了一種穩定的物理結構，它能夠支持神經干細胞的持續植入和存活，也可以防止移植的神經干細胞受到脊髓受傷時產生的毒性炎癥環境的影響，并指引軸突完全穿過病變部位。

此外，該支架可支持組織再生、干細胞生存以及神經干細胞軸突從支架到擴展再到宿主的脊髓。軸突是神經細胞上的長而絲狀的延伸，能夠連接到其他的細胞。該支架包含脊髓中細長的、成束的軸突陣列，有助于組織軸突再生，以復制受損前的脊髓解剖結構。其就像一座橋，將脊髓損傷一端的再生軸突與另一端對齊，而軸突自身可以向任何方向擴散和再生，支架可使軸突保持有序，引導它們朝正確的方向生長，以完成脊髓連接。

該研究團隊使用的打印技術能夠在1.6s內生成2mm大小的植入物，而傳統的噴嘴打印機即使打印簡單的結構也要花費幾個小時。目前，研究人員正在調整這項技術并測試更大的動物試驗，為潛在的人體測試做準備。接下來的工作包括將蛋白質摻入到脊髓支架中，以進一步促進干細胞的生存和軸突生長。