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膠原蛋白支架制造與神經(jīng)再生修復(fù)成果示意圖
膠原蛋白是人體中重要的功能材料，可為細(xì)胞和組織提供結(jié)構(gòu)支撐，參與細(xì)胞間的信號傳導(dǎo)和組織修復(fù)。在器官制造領(lǐng)域，膠原蛋白可作為支架材料，提供細(xì)胞附著和生長的框架，促進(jìn)組織器官的重建與修復(fù)。然而，由于膠原蛋白具有明顯的軟物質(zhì)屬性，使得對其進(jìn)行高精細(xì)度結(jié)構(gòu)的加工非常困難，大大制約了膠原材料在器官制造領(lǐng)域中的應(yīng)用。
針對該問題，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所與中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院合作開展研究，研制了一套高精度生物3D打印平臺，可用于精準(zhǔn)構(gòu)建集成結(jié)構(gòu)和化學(xué)引導(dǎo)線索的膠原蛋白神經(jīng)支架。相關(guān)成果以Quantitative biofabrication platform for collagen-based peripheral nerve grafts with structural and chemical guidance為題發(fā)表于Advanced Healthcare Materials（中國科學(xué)院一區(qū)TOP期刊），并作為封面文章（Front cover）進(jìn)行特別報道。
科研團(tuán)隊面向天然神經(jīng)組織中高密度微通道引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的仿生制造需求，提出了膠原水凝膠的黏彈性模型辨識與界面組裝分析方法；面向引導(dǎo)神經(jīng)軸突長距離再生的生長因子梯度分布需求，開發(fā)了膠原水凝膠的雙組分高精度調(diào)配控制模型，從而建立了包含結(jié)構(gòu)與化學(xué)要素的膠原組織工程支架定量化制造平臺。
團(tuán)隊通過該定量化制造平臺構(gòu)建了含雙重引導(dǎo)的膠原神經(jīng)組織，其植入神經(jīng)截斷的大鼠12周后，坐骨神經(jīng)功能指數(shù)（SFI）和復(fù)合肌肉動作電位（CMAP）等多項指標(biāo)表明，大鼠下肢運(yùn)動及感覺功能均獲得顯著恢復(fù)。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊計劃等項目的支持。（機(jī)器人學(xué)研究室）
來源：中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號