新型生物材料有望重新定义脑部和中枢神经系统损伤的恢复

New biomaterial could redefine recovery from brain and central nervous system injuries

一种新型的电活性可移植材料可以帮助在大脑和脊髓中再生细胞，这可能会重新定义那些遭受改变生活损伤或神经退行性疾病患者的康复前景。巴斯大学的研究人员创造了一种材料，为那些遭受脑部和脊髓损伤的人提供了新的治疗可能性。

这种3D压电纤维素复合材料由巴斯大学和基尔大学的专家发明，并在今天发表的研究论文中详细描述。它可以作为定制的“支架”，用于将神经干细胞（NSCs）精确输送到损伤部位，帮助有效修复和再生对恢复至关重要的神经元及相关组织。

工程、化学和神经科学领域的研究团队表示，这种材料具有创造新治疗方法的潜力，可以帮助恢复那些患有中枢神经系统（CNS）损伤或如阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的患者的运动、感觉或认知功能。由于脑部或脊髓的创伤，CNS损伤影响着全球数百万人，并且是治疗难度最大的医疗状况之一。

“这是一种开创性的生物材料，具有重新定义中枢神经系统损伤或神经退行性疾病康复前景的潜力。它为未来可能帮助患者恢复关键生活功能的治疗带来了希望。此外，它还为临床医生提供了一种创建治疗此类疾病工具的可能性，并建立了一类结合了机械、电气和生物学线索的新多功能生物材料。”巴斯大学机械工程系高级讲师Hamideh Khanbareh博士说，“尽管任何新技术从实验室到临床应用还有许多步骤要走，但我们很高兴能够创造出一种高度复杂且可持续的复合材料，它结合了多种理想的特性，可用于多种应用。”

这种复合材料由纤维素和钾钠铌酸盐（KNN）压电陶瓷微粒组成，通过定向冷冻铸造工艺制造。其结构经过优化，以促进细胞沿特定方向生长——就像它们在脊髓中生长一样，这意味着它们可以修复和重新连接因创伤而受损的组织，并修复从大脑传递信号的电信号通路。材料还具有多孔性，为新细胞提供了自然生长的空间，模仿了体内的三维网络。

此外，这种材料可以通过酶降解，在植入物完成其功能后在体内溶解。最重要的是，陶瓷微粒具有压电特性，即在受到压力或身体运动时会产生电荷，为干细胞的生长提供了所需的刺激。这些特性的组合及其允许支架结构化的方式，使该材料成为输送神经干细胞的理想载体，并让它们生长和分化为所需的神经细胞，以实现修复和恢复。

巴斯大学化学系的Vlad Jarkov博士是这项研究的主要调查员，他表示：“这种材料为未来的个性化治疗提供了巨大的潜力。一种应用方式是利用CT扫描建模一个非常精确的3D植入物，以满足患者的具体需求，准确地桥接其脑部或脊髓损伤造成的间隙。聚焦于寻找促进神经干细胞生长的方法是非常具有挑战性的，因为它们是我们体内最复杂的细胞之一。我们必须结合机械工程、化学、神经科学和材料科学方面的专业知识才能达到这一点。”

未来的发展将包括对复合材料和植入物的生物相容性和功效进行测试，进一步优化材料和冷冻铸造方法，并扩大制造规模，以及获得监管批准。

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