科学家们使用最先进的3D技术为遭受严重脊髓损伤的人们提供了再次行走的新希望。

研究人员首次使用快速3D打印技术制作脊髓（spinal cord），然后成功将植入神经干细胞的支架（scaffolding）植入老鼠严重脊髓损伤部位。

植入物旨在促进脊髓损伤的神经生长，恢复连接和丧失功能。在老鼠中，支架支持组织再生，干细胞存活和神经干细胞轴突从支架外扩散到宿主脊髓中。

研究共同资深作者，加州大学圣地亚哥分校的Mark Tuszynski教授说：“近年来和论文中，我们逐渐接近脊髓损伤中受损轴突的丰富，长距离再生的目标，这是任何真正恢复身体机能的基础。

轴突是神经细胞上的长而线状的延伸，伸出来连接到其他细胞。

共同第一作者，Tuszynski博士实验室的助理项目科学家Kobi Koffler博士说：“新工作使我们更接近真实的东西，因为3D脚支架包含（recapitulates）了脊髓中纤细，捆绑的轴突阵列。“它有助于组织再生轴突，以复制受损前脊髓的解剖结构。”

共同资深作者Shaochen Chen博士使用快速3D打印技术创建了一个模仿中枢神经系统结构的支架。他说：'就像一座桥，它将脊髓损伤一端的再生轴突与另一端对齐。

“轴突自身可以向任何方向扩散和再生，但是支架使轴突保持整齐，引导它们朝正确的方向生长，以完成脊髓连接。”

植入物包含数十个微小的，200微米宽的通道，是人类头发宽度的两倍，可引导神经干细胞和轴突沿着脊髓损伤的长度生长。

Chen博士团队使用的打印技术在1.6秒内生产出两毫米大小的植入物。传统的喷嘴打印机需要几个小时才能生成更简单的结构。研究小组表示，该过程可根据人体脊髓的大小进行调整。

作为概念证明，研究人员打印了四厘米大小的植入物，这些植入物是根据实际人体脊髓损伤的MRI扫描建模的。打印耗时约10分钟。

共同第一作者Chen博士团队的纳米工程博士后研究员Wei Zhu博士说：“这显示了我们3D打印技术的灵活性。

“无论大小和形状如何，我们都可以快速打印出与主脊髓损伤部位相匹配的植入物。”

研究人员将装有神经干细胞的两毫米种植体移植到大鼠严重脊髓损伤部位。几个月后，新的脊髓组织在损伤后完全再生，并连接宿主脊髓的切断末端。

经处理的老鼠后腿功能性运动“显著”改善。Koffler博士说：“这标志着进行临床试验以修复人体脊髓损伤的另一个关键步骤。

'支架提供稳定的物理结构，支持神经干细胞的一致植入和存活。“它似乎可以保护嫁接干细胞免受脊髓损伤的毒性，炎症环境的影响，并有助于完全引导轴突通过病变部位。”

他说，经过处理的老鼠的循环系统已渗入植入物内部，形成功能性血管网络，帮助神经干细胞存活。

Zhu博士补充说：“血管化是工程组织植入物长期存在于体内的主要障碍之一。'3D打印的组织需要血管系统才能获得足够的营养并排出废物。

我们之前的团队已经完成了3D打印血管网络的工作，但我们没有将其纳入这项工作。我们的3D支架具有出色的生物相容性。现在，科学家们正在扩大技术并在更大的动物模型上进行测试，为潜在的人体测试做准备。

接下来的步骤还包括在脊髓支架内掺入蛋白质，进一步刺激干细胞存活和轴突生长。该研究结果发表在“自然医学”杂志上。