突破脊髓修复瓶颈：新型生物3D打印技术，实现功能性神经再生
发布时间：
2026-01-26
2026年1月13日，来自中国科学院动物研究所与沈阳自动化研究所的联合研究团队在国际权威期刊《Cell Stem Cell》发表重磅研究成果，宣布成功研发出一种名为“NEAT”（Nanoengineered Extrusion-Aligned Tract）的新型生物3D打印技术，能够构建仿生脊髓组织结构，并在动物实验中有效促进神经功能恢复。这项成果为解决脊髓损伤修复中的关键难题提供了创新性方案，标志着神经再生医学与生物制造领域的一次重大突破。
脊髓损伤常导致不可逆的运动与感觉功能障碍，其核心挑战在于如何重建受损部位高度有序的神经网络，并恢复其复杂的力学微环境。天然脊髓组织中的轴突沿特定方向精密排列，并具有柔软且富含水分的特性，而现有多数生物材料难以同时满足结构仿生和功能支撑的要求，尤其在维持细胞三维有序生长与分化方面存在显著局限。
针对这一难题，研究团队提出了“剪切应力驱动”的生物制造新策略——NEAT。该技术创造性地将胶原等天然基质的自组装过程与3D打印工艺相融合，在不依赖额外后处理的条件下，实现了从纳米级纤维到厘米级整体结构的一体化取向构建。在打印过程中，通过精确控制剪切应力场，使化学修饰的原胶原纤维在成形同时定向排列、有序组装，从而保留胶原的三螺旋结构与生物活性，确保材料既柔软又具备稳定的结构导向能力。
实验表明，NEAT打印出的仿生脊髓支架不仅可在体外支持人类神经干细胞长达8周以上的三维生长与有序分化，还能诱导形成具有电生理功能特征的成熟神经网络。在大鼠完全性脊髓横断损伤模型中，该支架有效促进了轴突的再生延伸、突触连接的重建以及运动通路的修复，显著提升了动物的后肢运动能力，展现出良好的生物相容性与功能整合效果。
研究团队表示，NEAT的最大亮点在于打通了从纳米构造到宏观组织的功能跨尺度集成路径，将材料的拓扑控制、细胞行为调控与神经环路重建有机统一，为神经组织工程构建了一个可编程、可拓展的新平台。他们强调，这项技术融合了生物材料设计、干细胞生物学、神经科学以及先进制造等多学科智慧，不仅有望推动体外神经疾病模型和药物筛选系统的发展，也为未来临床治疗如脊髓损伤等中枢神经系统病变提供了切实可行的解决方案。
脊髓一度被视为不可再生的“禁区”，而NEAT技术的问世，正逐步打破这一认知壁垒。借助科技的力量，未来更多因神经损伤而失去行动能力的患者或将迎来重新站立与自主生活的曙光。
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