供稿人:潘兵磊 王玲 发布日期：2018-07-05
目前，全世界有数百万人患有神经退行性疾病，随着人口的不断老龄化，这一数字有望进一步增长。对人类和动物进行的实验的道德要求对大脑研究产生了严格的限制，生物3D打印技术可以为在模拟和研究脑组织制造体外模型。
神经组织工程非常依赖支架为细胞提供支持环境，并促使其形成功能化组织，三维的神经支架可以对细胞产生积极作用。瑞典查尔姆斯理工大学的Volodymyr Kuzmenko团队提出了一种可用于3D打印神经网络的导电纳米结构“墨水”，打印成一定结构后种上神经细胞，研究导电材料对神经细胞生长的影响。
该团队将纤维素纳米纤维（CNFs）和碳纳米管（CNTs）混合作为“墨水”中的导电材料，使用3D打印机可以打印出直径小于1毫米的指引线（图1），其电导率可达3.8 x10-1 S /cm 。SH-SY5Y细胞培养研究表明，神经细胞更倾向于在3D打印导电指引线上附着、增殖和分化（图2、图3）。
图1. 用于神经网络发育的纤维素基纳米纤维支架制造的示意图
图2. 支架上细胞的存活率 A．SH-SY5Y细胞分别在CNF和CNF/CNT支架上培养1天和10天的死活染色图 B．支架材料的毒性分析
图3. SH-SY5Y细胞在CNF/CNT指引线上培养10天后的SEM图 A.两个孤立细胞的联系 B. 细胞在指引线表面的贴附
该团队提出了可用于3D打印的复合CNF/CNT “墨水”方案，并通过对CNFs和CNTs表面电荷的ph依赖性进行优化。使用该“墨水”，他们3D打印了指导神经细胞培养的指引线。细胞在CNF/CNT的指引线表面表现出异常的附着和增殖能力。该团队认为，在许多可能影响细胞发展的因素中，复合材料指引线的电导率似乎是最合理的一个，所有这些发现将有助于研究者认识到将可持续的纳米纤维素材料用于功能性神经组织工程的重大潜力。