在全世界，每年有数百万人遭受脊髓损伤。这些类型的伤害会破坏大脑和身体之间的交流联系，减少运动和感觉，在最坏的情况下，会导致瘫痪。

日本冲绳科学技术研究生院 (OIST) 的研究人员使用一种新技术创建了 3D 支架，可以将再生神经元引导到正确的方向。它提供了一个概念验证，研究人员希望有一天可以用它来设计一种结构，帮助重新连接人类脊髓内受损的神经元。

目前，在脊髓中再生老化的神经元是一个真正的挑战，虽然周围神经，如手指和腿部的神经，可以相对容易地自我修复，但中枢神经系统、大脑和脊髓中的大多数神经元没有这种水平的再生潜力。

脊柱中只有少数类型的神经元具有有限的愈合能力，最重要的是，神经元可能需要长到几毫米，而且可能会有疤痕组织。因此，需要提供一个人工支架来帮助神经元并弥合差距。

当神经元自我修复时，这个过程不会孤立发生。相反，神经元依赖于细胞外基质，一种为神经元正确生长提供支持和化学线索的纤维结构。但到目前为止，技术限制阻止了能够准确模拟细胞外基质质地的支架，无法大规模制造用于脊髓损伤。

在这项研究中，科学家们转向了一种称为 2 光子光刻的最先进制造技术，与标准印刷方法相比，该技术使他们能够更好地控制整个结构。

它的工作原理有点像 3D 打印，但反过来，不是通过在需要的地方沉积材料来构建结构，而是通过去除材料来创建结构。

研究人员首先使用计算机软件设计了带有凹槽和凹痕的支架，以促进神经元的定向生长。特伦齐奥教授解释说，神经元通常呈放射状生长，从中心点向外扩散，但在切断连接的损伤中，直线生长以连接两侧的效率更高。

然后，研究人员使用一种称为 IP-Dip 的聚合物构建了不同的支架。这种材料会响应来自激光的光而硬化，根据示意图在特定位置发射激光。然后在最后洗掉多余的未硬化聚合物以显示最终结构。

当研究人员研究支架的材料特性时，他们发现硬化的聚合物具有热稳定性和机械稳定性。

研究人员还通过从背根神经节中培养培养的小鼠神经元来测试该结构是否具有生物相容性，背根神经节是一组靠近脊髓并将感觉传递到大脑的神经元。该团队还用小鼠运动神经元测试了该结构，这些神经元位于脊髓中，负责肌肉收缩和随之而来的运动。两种神经元类型都能够在支架上附着和生长。

研究人员将其中一个支架设计得更加多孔，以鼓励神经元生长到结构中以及顶部。

我们发现神经元能够穿透支架的所有层，这令人非常兴奋，下一个目标是使用这种设计作为模板来开发未来可用于小鼠体内实验的支架。

该团队还计划尝试不同的材料和脚手架设计，以更好地治疗其他类型的伤害。

然而，研究人员承认，该技术目前对于大多数研究实验室来说过于昂贵，而且该机器可能需要数天时间才能打印出足够大的支架。

该技术仍处于起步阶段，但我们希望它会随着时间的推移在成本和效率方面有所提高，我们很幸运能够通过 OIST 工程部门的纳米制造和机械工程服务获得这台机器。

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