供稿人:潘兵磊 王玲 發(fā)布日期：2017-09-10
在全球范圍內(nèi)，由中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷引起的神經(jīng)退化疾病的患病率越來越高，許多中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如帕金森綜合征、老年癡呆癥等，都是由于神經(jīng)退化過程引起的。但是目前沒有有效的方法來治療這些神經(jīng)退化疾病。細(xì)胞移植療法為治療神經(jīng)退化疾病提供了新的途徑。
3D生物打印技術(shù)作為一種強(qiáng)大的工具在組織工程中得以廣泛應(yīng)用，臺(tái)灣大學(xué)的Fu-Yu Hsieh等對(duì)3D打印神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行相關(guān)研究，并探尋其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)中的應(yīng)用潛能。該研究采用的支架材料是熱敏性可降解聚氨酯水凝膠（PU1和PU2），其能夠在37℃左右成膠并維持形態(tài)，嵌入細(xì)胞為斑馬魚神經(jīng)干細(xì)胞。3D打印神經(jīng)干細(xì)胞的原理圖圖1（A）所示，打印出的效果如圖1（B）所示。
圖1 (A) 3D打印神經(jīng)干細(xì)胞的原理圖 (B)打印結(jié)構(gòu)的微觀及宏觀效果圖
將包埋有神經(jīng)干細(xì)胞的水凝膠支架打印成形之后，在0h和72h后比較包埋在不同濃度PU1和PU2中神經(jīng)干細(xì)胞的增值情況，如圖2所示。結(jié)果顯示PU2水凝膠比PU1水凝膠更適合于神經(jīng)干細(xì)胞的生長(zhǎng)。
為了探索3D打印神經(jīng)干細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的影響，該團(tuán)隊(duì)將該支架植入預(yù)先損傷的斑馬魚胚胎中，一段時(shí)間后研究該移植支架對(duì)已損傷神經(jīng)系統(tǒng)的修復(fù)情況，結(jié)果顯示，25~30% PU2水凝膠支架對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)損傷的修復(fù)有較好的效果。圖3所示為一段時(shí)間后標(biāo)記有PKH26的神經(jīng)干細(xì)胞在斑馬魚胚胎中的分布情況。
圖2 3D打印PU水凝膠中神經(jīng)干細(xì)胞圖像 （A）30% PU1 (B) 25% PU1 (C) 25% PU2 (D) 25% PU2
圖3標(biāo)記有PKH26的神經(jīng)干細(xì)胞在斑馬魚胚胎中的分布情況。 （A）損傷胚胎和PBS （B）損傷胚胎和NSCs （C）損傷胚胎和嵌入NSC的30% PU1水凝膠（D）損傷胚胎和嵌入NSC的25% PU1水凝膠 （E）損傷胚胎和嵌入NSC的30% PU2水凝膠（F）損傷胚胎和嵌入NSC的25% PU2水凝膠
該團(tuán)隊(duì)的最終結(jié)果表明，使用PU水凝膠3D打印神經(jīng)干細(xì)胞具有較好的活性，并且在斑馬魚神經(jīng)損傷模型中，3D打印的神經(jīng)干細(xì)胞顯示出了具有神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)的潛力，為我們以后治療神經(jīng)退化疾病的治療提供了一種新的可行性方案。