3D打印的新型生物质料仿照活构造的特性
想象一下外科大夫是否可以将康健的神经元移植到患有神经退行性疾病或脑脊髓伤害的患者中。并想象它们是否可以利用得当3D打印的合成的，高度生物活性的质料在试验室中从患者自身的细胞中“生长”这些神经元。
通过发觉一种新型的可打印生物质料，该质料可以仿照大脑构造的特性，西北大学的研究职员如今更靠近于开辟一种可以或许利用再生医学治疗这些疾病的平台。
该发觉的要害身分是可以或许操纵质料中分子的自组装历程的本领，使研究职员可以或许将体系的布局和功效从纳米标准变动为可见特性的标准。塞缪尔·斯图普（Samuel I. Stupp）试验室在《科学》（Science）杂志上颁发了2018年的论文，该质料可以设计具有高动态分子的质料，这些分子被编程为可以长间隔迁徙并自我构造以形成更大的“超布局”纳米纤维束。
如今，由Stupp向导的研究小组已经证明，这些超布局可以促进神经元的生长，这一紧张发觉大概对帕金森氏症和阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病以及脊髓伤害的细胞移植计谋孕育发生影响。
这项研究的重要作者，西北航空公司辛普森·奎瑞（Simpson Querrey）主任斯托普说：“这是我们可以或许使用我们在2018年陈诉的分子改组征象并将其用于再生医学的第一个例子。”研究所。“我们还可以利用复活物质料的布局来关心发觉疗法并相识病理学。”
作为超分子自组装的先驱，Stupp照旧质料科学与工程，化学，医学和生物医学工程的董事会传授，并在温伯格艺术与科学学院，麦考密克工程学院和芬伯格学院任职。药物。
该论文2月22日颁发在《先辈科学》杂志上。
行走分子和3D打印
这种新质料是通过将两种液体混淆而孕育发生的，这些液体因为化学反响中称为宿主-客体复合物的相互作用而敏捷变硬，这种相互作用仿照了卵白质之间的键-锁相互作用，而且也是因为这些相互作用的浓度到达微米级地区通过“行走分子”的恒久迁徙。
迅速分子笼罩的间隔比其自身大数千倍，以便联合在一路形成大型的上层修建。在微观标准上，这种迁徙导致布局产生了改变，从看起来像未煮熟的拉面面条酿成了绳状束。
这篇论文的第一作者，Stupp试验室的研究员Tristan Clemons说：“高分子水凝胶等医学上常用的生物质料，没有本领使分子自组装并在这些组装物中移动。”亚历山德拉·埃德尔布罗克（Alexandra Edelbrock），该小组的前研究生。“这种征象是我们在此开辟的体系所独占的。”
别的，随着动态分子活动形成超布局，大的孔开放，使细胞可以或许渗入渗出并与可整合到生物质料中的生物活性信号相互作用。
有味的是，3D打印的机器力粉碎了上层布局中主体与客体之间的相互作用并导致质料流淌，但是因为相互作用通过自组装自觉规复，是以它可以快速固化为任何宏观形状。这也可以对具有差别层的布局举行3D打印，这些层包罗差别范例的神经细胞，以便研究它们之间的相互作用。
信号神经元生长
该质料的上层布局和生物活性特性大概对构造再生孕育发生庞大影响。神经元受到中枢神经体系中一种称为脑源性神谋划养因子（BDNF）的卵白质的刺激，该卵白质通过促进突触毗连并使神经元更具塑性来关心神经元存活。对付患有神经退行性疾病和脊髓伤害的患者，BDNF大概是一种有代价的疗法，但是这些卵白质在体内会敏捷降解，而且生产昂贵。
新质料中的一个分子整合了这种卵白的模仿物，该卵白激活了其受体Trkb，该团队发觉存在模仿信号时，神经元会自动穿透大孔并添补新的生物质料。这也大概制造一种情况，在这种情况中，与患者泉源的干细胞相分解的神经元在移植前会成熟。
如今，该团队已经对神经元应用了观点证明，Stupp信赖，他如今可以通过对质料应用差别的化学序列，来涉足再生医学的其他范畴。生物质料中的简洁化学改变将使它们可以或许为多种构造提供信号。
Stupp说：“在受伤或心脏病发作后，软骨和心脏构造很难再生，该平台可用于从患者泉源的细胞体外制备这些构造。” “这些构造然后可以被移植以关心规复失去的功效。除了这些干涉步伐之外，这些质料还可以用于构建类器官以发觉疗法，乃至可以直接植入构造中举行再生，由于它们是可生物降解的。”
这项事情得到了西北大学辛普森·奎雷研究所的再生纳米医学中间，美国国度科学基金会的研究生研究金和美国澳大利亚协会研究金的支持。
