3D打印组织工程支架联合骨髓间充质干细胞移植修复脊髓损伤
3D打印组织工程支架联合骨髓间充质干细胞移植修复脊髓损伤
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DOI：
10.3760/cma.j.cn121113-20210205-00140
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
冯世庆
中科院分区：
文献类型：
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作者：
王健豪;刘洋;付玄昊;喻鹏;冯世庆
目的通过组织学分析、免疫荧光染色、电生理检测和感觉运动功能评价等实验方法,探讨3D打印水凝胶支架联合骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)促进脊髓损伤功能恢复的有效性。方法将10%的GelMA水凝胶和106 U的BMSCs悬液配置成的生物墨水,通过3D打印平台组建仿生脊髓支架,置入培养基中并在37 ℃的CO_2培养箱环境培养。通过扫描电镜观察支架的微观结构,大体观察BMSC在支架中的分布;利用CAM/PI染色和共聚焦显微镜观察干细胞在支架中的存活,测定支架的生物相容性;将支架植入大鼠背部皮下组织,利用HE染色测定皮下组织以检测支架的免疫原性;制备大鼠脊髓损伤半切模型,移植支架进行治疗,利用共聚焦显微镜评估脊髓损伤局部的神经元和轴突的再生情况;采用BBB评分进行运动功能评价;机械疼痛评分进行感觉功能评价;表面电极检测法评价电生理恢复效果。结果支架内部呈现网状疏松结构,长梭形的间充质干细胞在支架内外均匀分布;支架生物相容性良好,制备的支架在打印24 h后细胞存活率达到96%;皮下移植支架28 d后,免疫排斥反应轻微,免疫原性低;脊髓移植支架28 d后,通过HE染色观察到,与损伤组相比,治疗组的再生脊髓组织明显增多,其中广泛分布着细胞,通过免疫组化染色证实再生细胞部分为神经元;免疫荧光染色共聚焦显微镜观察到,与损伤组对比,支架治疗组损伤部位的再生神经元和轴突明显增多。BBB评分中,支架治疗组第一周10分,损伤组仅1分左右,差异有统计学意义(P<0.05);支架治疗组第4周为17分,损伤组仅恢复至4分左右,差异有统计学意义(P<0.05);治疗组的斜板支撑角度恢复至40°,而损伤组仅恢复至22°;治疗组的疼痛阈值降至18.5分,与损伤组无统计学差异;治疗组电生理的潜伏期恢复效果同假手术组,优于损伤组。结论3D打印水凝胶支架具有疏松网状结构适宜细胞存活增殖、生物性良好、细胞毒性低、免疫原性低等优良特性,促进损伤局部的神经元再生并伸出轴突,从而有效促进脊髓损伤后的运功功能、感觉功能和神经电信号传导速率的恢复。