科学家开发生物3D打印预神经化心肌修复支架

江庆龄 / 中国科学报
2025-05-27 10:39:26

中国科学院上海硅酸盐研究所研究员吴成铁团队,设计了一种由无机材料诱导的生物3D打印预神经化心肌修复支架,为心肌梗死修复提供一种新思路。5月24日,相关研究发表于《先进材料》。

神经负责调节人体各种生理活动,在组织修复过程中可激活组织内在的再生机制。因此,通过对神经进行调控,有望修复和治疗不可逆损伤以及难治性病理状态。

心肌梗死严重威胁着人类生命健康,但受损的心肌组织往往难以恢复,只能通过药物及手术等方式避免进一步恶化。有研究表明,神经元对心肌细胞成熟和心肌组织再生有积极作用,神经干细胞可以分化为神经元并具有自我更新的潜力,有望作为活性修复成分实现对心肌病理状态的自适应调节。

研究团队利用无机生物材料硅酸锶对神经干细胞进行诱导,以生物相容性水凝胶GelMA为基体,设计了一种生物3D打印预神经化心肌修复支架。

研究团队经过系列实验发现,硅酸锶释放的离子对支架中神经干细胞的分化具有明显的调节作用,使神经干细胞更倾向于分化为成熟的神经元,从而对支架进行“预神经化”。

机制研究表明,预神经化支架能够显著促进心肌构建体中心肌细胞结构及功能成熟,实现心肌细胞同步搏动。预神经化支架可激活4种与心脏保护相关的典型昼夜节律基因,从而促进心功能恢复,缓解心室重塑,并加速梗死区域的血供重建,展现了预神经化支架具备激活组织修复的潜力。

预神经化支架及其应用于心肌梗死修复的示意图。图片由研究团队提供

  

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/adma.202419765

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