四川大學(xué)華西醫(yī)院：可用于外周神經(jīng)修復(fù)藥物釋放的DLP打印自粘合繃帶

來源：EngineeringForLife  

周圍神經(jīng)損傷是一種常見疾病，其是導(dǎo)致患者運動或感覺功能喪失等長期殘疾的重要原因之一。因此，制定對應(yīng)的治療策略以促進受傷周圍神經(jīng)的再生能力是非常必要的。近期，來自四川大學(xué)華西醫(yī)院的茍馬玲團隊利用多材料投影式光固化（DLP）3D打印技術(shù)設(shè)計了一種由兩個不同的水凝膠層組成的自粘合繃帶（圖1），該繃帶可以通過點擊反應(yīng)相互粘合從而包裹在受傷的神經(jīng)周圍，以促進神經(jīng)再生和恢復(fù)。其中納米藥物被封裝在具有光柵結(jié)構(gòu)的一層中，繃帶的光柵層緊貼受傷部位，從而包裹住受傷的神經(jīng)，通過藥物釋放來改善Schwann細胞的增殖和遷移從而促進神經(jīng)修復(fù)。相關(guān)論文“A 3D-Printed Self-Adhesive Bandage with Drug Release for Peripheral Nerve Repair”發(fā)表在Advanced Science雜志上。

圖1 圍繞神經(jīng)并釋放藥物的3D打印自粘載藥繃帶

首先，研究人員利用疊氮基（-N3）和環(huán)辛炔基（-DBCO）對明膠進行改性，合成了一組可3D打印的水凝膠單體（DBCO-GelMA 和 N3-GelMA），并對其自粘合能力進行了測試（圖2）。

圖2 自粘合能力測試

其次，研究人員采用DLP打印技術(shù)制造了由DBCO-GelMA作為基底層，N3-GelMA和載藥納米顆粒的混合墨水作為光柵層的可點擊光聚合單體的雙層結(jié)構(gòu)自粘合繃帶，并通過大鼠的體內(nèi)降解實驗得出自粘合繃帶具有良好的生物相容性和降解性（圖3）。

圖3 自粘繃帶的結(jié)構(gòu)和生物相容性表征

隨后，研究人員對制造出的自粘合繃帶的藥物釋放能力進行了測試（圖4），設(shè)計并制造了藥物釋放模型來模擬負載于繃帶中的XMU-MP-1（一種可逆的選擇性激酶抑制劑）的釋放。在該釋放模型中，釋放到內(nèi)部和外部的藥物可以被分離和收集，從而控制藥物向被包裹的神經(jīng)集中釋放。

圖4 負載XMU-MP-1的納米顆粒的制備和藥物釋放的體外演示

最后，研究人員通過使用大鼠的坐骨神經(jīng)橫斷面模型（圖5），評估了自粘合載藥繃帶對周圍神經(jīng)的修復(fù)功能，并利用電生理分析手段來測試受傷周圍神經(jīng)的功能恢復(fù)情況，試驗結(jié)果表明 SADB（載藥的自粘合繃帶）和SAB（自粘合繃帶） 組的神經(jīng)再生和功能恢復(fù)更好。

圖5 可生物降解自粘合繃帶的體內(nèi)功能評估

在電生理分析后，研究人員解剖了再生神經(jīng)并對其進行了形態(tài)學(xué)分析（圖6），分析結(jié)果表明SADB和SAB兩組具有加速神經(jīng)的修復(fù)、抑制肌肉萎縮的效果。

圖6 修復(fù)神經(jīng)和周圍肌肉的組織學(xué)分析

綜上所述，該研究設(shè)計了一種用于修復(fù)周圍神經(jīng)損傷的3D打印自粘合載藥繃帶。通過點擊光聚合反應(yīng)可使其具有黏附的效果，這使得該繃帶的使用變得簡單高效。這種繃帶所具有的空間藥物釋放能力有利于提高治療效率并減少潛在的副作用。通過體內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可知，使用這種繃帶能有效促進神經(jīng)的再生和恢復(fù)。該研究中所制造的載藥繃帶在周圍神經(jīng)修復(fù)中具有潛在的應(yīng)用價值，其可應(yīng)用于神經(jīng)修復(fù)相關(guān)的生物材料開發(fā)。

參考文獻

Jiumeng Zhang, Yuwen Chen, Yulan Huang, Wenbi Wu, Xianming Deng, Haofan Liu, Rong Li, Jie Tao, Xiang Li, Xuesong Liu, Maling Gou. A 3D-Printed Self-Adhesive Bandage with Drug Release for Peripheral Nerve Repair. Advanced Science.
https://doi.org/10.1002/advs.202002601