3D生物列印-定向膠原水凝膠在周圍神經再生中的應用與前景

周圍神經損傷對感覺和運動功能造成的影響是不可忽視的，然而，直接的修復方法常常受制於損傷部位的特殊性。傳統的自體神經移植雖然常用，卻伴隨著明顯的副作用。最近，組織工程合成神經導管嶄露頭角，被認為是促進周圍神經再生的有望策略之一。本研究透過縱向定向膠原水凝膠嫁接彈性導管，成功在大鼠模型中驗證了3D生物列印定向膠原水凝膠在周圍神經再生中的顯著優勢，為神經修復材料開創了全新的可能性。

一、3D生物列印-生物相容性與細胞分化

研究者在PLCL膜和3D生物列印膠原蛋白水凝膠上培養PC12細胞，以評估其生物相容性。實驗結果表明，無論是PLCL膜還是3D生物列印膠原蛋白水凝膠，均具備良好的生物相容性，細胞保持著活力。值得注意的是，在3D生物列印膠原蛋白水凝膠表面，PC12細胞呈現出類似神經元的細胞分化現象，而在PLCL膜上則極少見。這證明了3D生物列印膠原水凝膠不僅能夠提高細胞黏附性，還能促進細胞分化，為周圍神經再生提供了有力的支持。

二、3D生物列印-踝關節測量結果

他們的研究發現Ankle contracture angles踝關節攣縮角度(裸關節屈曲角度)在六週內顯著減少，並在十二週內逐漸改善；在十二週時觀察到，3D生物列印組與自體移植組結果相似，且恢復率均顯著高於Bulk組別(膠原蛋白水凝膠組)。和踝關節運動度（ATS）六週後逐漸恢復；十二週後發現自體移植組和3D生物列印組的ATS顯著高於Bulk組。這些結果表明，3D生物列印的膠原水凝膠的線狀圖案促進了通過神經導管的運動再生，接近黃金標準的重建方法。

三、通過Nerve regeneration through, NGCs實現神經再生

神經管內的神經再生是一項具有重要意義的研究領域。研究人員利用3D生物列印的膠原水凝膠成功製造出神經導管，並將其應用於大鼠坐骨神經缺損模型。在術後的6週和12週，神經組織學和形態學分析顯示，使用3D生物列印膠原水凝膠製造的神經管在12週時呈現出神經再生的線性方向，神經元和Schwan細胞成功整合到神經管內。此外，與其他組別相比，使用3D生物列印膠原水凝膠製造的神經管表現出更優越的神經再生效果。這些發現進一步鞏固了3D生物列印膠原水凝膠在促進神經再生中的潛力。

(下圖以白色小箭頭標記神經原再生受阻的部位;此現象只在Bulk組出現)。

四、結論與未來展望

總結而言，3D生物列印定向膠原水凝膠在周圍神經再生領域呈現出優異的應用前景。這項研究不僅為神經修復材料的創新開發提供了新思路，也為日後的神經管設計和製造優化提供了具體方向。此外，這項研究還有望為其他組織工程和再生醫學領域的研究提供有益的參考，推動這些領域的不斷發展與突破。總之，3D生物列印定向膠原水凝膠的應用將為周圍神經再生治療帶來新的曙光，為患者重拾健康和活力。

五、參考資料：

Augmented Peripheral Nerve Regeneration Through Elastic Nerve Guidance Conduits Prepared using Porous PLCL Membrane with 3D Printed Collagen Hydrogel. 2020.