脊髓损伤修复是一项世界性的医学难题，通常会导致永久性神经功能障碍，目前仍缺乏理想的治疗方法。当前，基于生物材料的再生医学策略已受到广泛关注。特别是通过生物材料与细胞的原位组装形成有生命的仿生微组织，重现天然组织的细胞与细胞、细胞与基质间复杂的相互作用。作为组织工程与再生医学领域的革命性技术，生物3D打印在以自下而上的组装方式构建仿生类组织方面大有可为，且已广泛应用于体外疾病模型构建与药物筛选，而作为移植物用于组织再生修复的巨大潜力仍待开发。

近日，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室王秀梅团队和清华长庚医院神经外科王贵怀主任团队基于生物3D打印技术成功制备了一种有生命的类神经纤维，该纤维由类似于天然细胞外基质的水凝胶包裹着高密度的神经干细胞组成，纤维定向排列并组装为精准适配脊髓损伤区域大小的微型类组织，可作为移植物进行修复治疗（图1）。研究表明，生物水凝胶为神经干细胞提供了一个优异的生长微环境，保障了神经干细胞的原位驻留和高存活，在体外、体内均可分化为功能性神经元（图2）。同时，植入体内的类神经纤维可以显著改善脊髓损伤后的抑制性微环境，炎症细胞从促炎态转变为促再生态，促进神经发生，形成神经突触，重塑神经回路，并有效整合再生神经网络与宿主神经网络（图3），从而显著促进脊髓长距离横断后的运动功能恢复（视频1）。总的来说，此研究利用3D生物打印构建的类神经纤维展现出极其优越的神经再生能力。基于3D生物打印技术的可定制性，该策略可为个性化修复脊髓损伤提供新视角，具有重要意义。

图1 “活”的类神经纤维制造及功能示意图

图2 “活”的类神经纤维在体外(a)、体内(b)分化为神经元

图3 “活”的类神经纤维的体内修复及再生功能性评价

上述工作以“生物3D打印活的类神经纤维改善生态位再生长距离脊髓损伤”（3D bio-printed living nerve-like fibers refine the ecological niche for long-distance spinal cord injury regeneration）为题，于2月2日在线发表在生物材料领域期刊《生物活性材料》 （Bioactive Materials）上。清华大学材料学院2019级博士生杨嘉为本论文的第一作者，清华长庚医院神经外科住院医师杨凯元为本论文的共同第一作者，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室王秀梅研究员、清华长庚医院神经中心主任王贵怀教授为共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、清华精准医学基金的支持。

论文链接：

https://authors.elsevier.com/sd/article/S2452-199X(23)00035-X