雖然人體某些部位可在受傷后相對較好地癒合，但受損的脊髓一直是醫學治療上的一大難點。當脊髓受傷時，它會切斷大腦和身體之間的重要聯繫，並阻礙受害者的移動和感知能力、甚至導致癱瘓。好消息是，一種新穎的支架設計，有望促進神經元的定向生長，從而更好地修復受損的脊髓。
輔助神經元成功生長的支架（顯微成像，圖自：OIST）
與能夠輕鬆自愈的手腳等部位的神經相比，中樞神經系統、大腦和脊髓中的神經，具有略有不同的工作方式。日本沖繩科學技術研究所（OIST）的 Marco Terenzio 教授表示：
截至目前，想要讓脊髓中受損的神經元再生，仍是一項切實的挑戰，因為脊柱中只有少數類型的神經元具有有限的癒合能力。
更重要的是，神經元不僅需要生長數毫米，且可能會產生疤痕組織。為此，我們需要提供一個人造支架，來輔助神經元彌合這部分差距。
其實早在 2018 年，我們就已經聽聞一個有趣的例子。當時研究團隊通過向受傷部位植入包覆了 3D 打印幹細胞的硅支架，以期在剩餘神經之間建立新的連接。
今年早些時候，另一項研究還將基因療法考慮了進去，以促進神經纖維的再生、並改善小鼠的組織修復。
電子顯微圖像，左側一格 100 μm，右側一格 1 μm 。
現在，OIST 的科學家們試圖將更多精力放到神經元的生長方式上。通常情況下，神經元會以徑向方式，從中心向外發展。
但在與相鄰神經元的連接需要修復的情況下，更可取的方式，就是讓它們直線生長、以密切被切斷的間隙。
為此，研究人員打造了一種特殊的支架（用於為神經元生長提供結構和化學支撐的纖維材料），來促進這種模仿細胞外基質的行為。
3D confocal images of neurons on scaffold（via）
這項工作涉及設計帶有凹槽和凹痕的支架，旨在鼓勵神經元的定向（而不是徑向）生長，並使用先進的印刷技術來製造成品。
通過所謂的“兩光子光刻”（2-photon lithography）技術，研究人員選用了一種光敏聚合物，並通過激光照射使之硬化。
不過本例中僅需在材料必要部分發射激光，其餘未硬化的部分可以被輕鬆沖刷走，從而留下精心設計的支架部分。
支架製造設備
Marco Terenzio 教授補充道：“其工作原理有點像 3D 打印，但具體實現方法卻是反其道而行之。我們不是在所需的地方沉積材料來構建框架，而是通過去除材料來實現這一目的”。
事實證明，這種結構具有相當優異的熱穩定性和機械穩定性，更重要的是具有生物相容性。科學家們已經成功地在小鼠身上展開了實驗，表明它可以用於培養修復大腦 – 肌肉之間的肌肉運動神經元。
這些神經元能夠按需在支架上附着和生長，且研究人員發現神經元能夠穿透支架的所有層，這一點尤其振奮人心。下一步，他們希望將這種設計作為模板，來開發未來可用於小鼠體內實驗的支架。