供稿人:潘兵磊 王玲 發(fā)布日期：2018-07-05
目前，全世界有數(shù)百萬人患有神經(jīng)退行性疾病，隨著人口的不斷老齡化，這一數(shù)字有望進一步增長。對人類和動物進行的實驗的道德要求對大腦研究產(chǎn)生了嚴格的限制，生物3D打印技術可以為在模擬和研究腦組織制造體外模型。
神經(jīng)組織工程非常依賴支架為細胞提供支持環(huán)境，并促使其形成功能化組織，三維的神經(jīng)支架可以對細胞產(chǎn)生積極作用。瑞典查爾姆斯理工大學的Volodymyr Kuzmenko團隊提出了一種可用于3D打印神經(jīng)網(wǎng)絡的導電納米結構“墨水”，打印成一定結構后種上神經(jīng)細胞，研究導電材料對神經(jīng)細胞生長的影響。
該團隊將纖維素納米纖維（CNFs）和碳納米管（CNTs）混合作為“墨水”中的導電材料，使用3D打印機可以打印出直徑小于1毫米的指引線（圖1），其電導率可達3.8 x10-1 S /cm 。SH-SY5Y細胞培養(yǎng)研究表明，神經(jīng)細胞更傾向于在3D打印導電指引線上附著、增殖和分化（圖2、圖3）。
圖1. 用于神經(jīng)網(wǎng)絡發(fā)育的纖維素基納米纖維支架制造的示意圖
圖2. 支架上細胞的存活率 A．SH-SY5Y細胞分別在CNF和CNF/CNT支架上培養(yǎng)1天和10天的死活染色圖 B．支架材料的毒性分析
圖3. SH-SY5Y細胞在CNF/CNT指引線上培養(yǎng)10天后的SEM圖 A.兩個孤立細胞的聯(lián)系 B. 細胞在指引線表面的貼附
該團隊提出了可用于3D打印的復合CNF/CNT “墨水”方案，并通過對CNFs和CNTs表面電荷的ph依賴性進行優(yōu)化。使用該“墨水”，他們3D打印了指導神經(jīng)細胞培養(yǎng)的指引線。細胞在CNF/CNT的指引線表面表現(xiàn)出異常的附著和增殖能力。該團隊認為，在許多可能影響細胞發(fā)展的因素中，復合材料指引線的電導率似乎是最合理的一個，所有這些發(fā)現(xiàn)將有助于研究者認識到將可持續(xù)的納米纖維素材料用于功能性神經(jīng)組織工程的重大潛力。