3Dプリントされた神経再生足場材料、構造、神経リモデリング戦略

出典: EFL Bio3Dプリンティングとバイオ製造

神経再生は、人間の健康に深刻な影響を及ぼす整形外科疾患や神経疾患の治療に非常に重要であり、神経再生スキャフォールドの需要が高まっています。神経系の再生プロセスには、さまざまな細胞タイプとシグナル伝達経路間の複雑な相互作用が関与しており、神経系自体の再生能力には限界があります。神経再生（外科手術や薬物治療など）は実行可能ですが、臨床効果は限られていることが多く、理想的な結果は得られていません。 3D プリント技術は、さまざまなサイズや形状の足場や導管の製造を可能にし、神経再生の分野で有望なツールとして登場しました。 3D プリントされた神経再生スキャフォールドの複雑な構造は、さまざまな神経系の損傷や疾患の治療に使用できますが、脊髄損傷や変性疾患などの複雑な神経微小環境に対処することは依然として課題となっています。 3D プリントされた神経モデルは神経の構造特性を模倣できるため、研究者が病気のメカニズムを研究し、新しい治療法を開発するのに役立ちます。複雑な神経疾患環境に対処するため、研究者は神経再生の成功率を向上させるための新しい生体材料と 3D プリント戦略を模索し続けています。

河南科技大学の何建博士、成都大学の胡旭林教授、中国農業科学院茶葉研究所の張向春研究員が、3Dプリント神経再生スキャフォールドの研究状況と改善戦略について検討しました。神経再生に用いられる材料や神経再生足場を構築するための3Dプリント技術、そして治療効果についてまとめることに焦点を当てています。最後に、3D プリントされた神経再生スキャフォールドの設計戦略について説明します。関連研究は、2024年2月6日にトップクラスの国際ジャーナル「Bio-Design and Manufacturing」に「3Dプリント神経足場の高度な戦略：材料、構造、神経リモデリング」と題する論文として掲載されました。

図 1 神経再生スキャフォールドの設計戦略と構築方法人間の神経系は、解剖学的な位置と機能に応じて、中枢神経系と末梢神経系に分けられます。中枢神経系は人体の中にある神経系の中核であり、脳と神経系が含まれます。末梢神経は主に、感覚と運動に関する情報を伝達し、手足の動きと反応を制御する役割を担っています。末梢神経修復に関する研究は、主に 3D プリント技術、電気神経刺激および神経栄養剤、神経幹細胞移植、新しい神経再生材料などの側面に関係しています。対照的に、中枢神経系の修復は比較的困難であり、幹細胞移植などの治療法が使用されることが多いです。

図2 中枢神経と末梢神経の修復を誘導するための幹細胞療法と組み合わせた3Dプリンティング図3 エレクトロスピニングで作製された神経再生スキャフォールド
図 4 3D 印刷技術で作成された神経再生スキャフォールド図 5 天然ポリマーをベースにした 3D 印刷されたスキャフォールド図 6 合成ポリマーをベースにした 3D 印刷された神経再生スキャフォールド図 7 自家神経移植材料で構築された 3D 神経再生スキャフォールド図 8 末梢神経再生を促進する 3D 印刷された神経スキャフォールド図 9 中枢神経系の再生を促進する 3D 印刷された神経スキャフォールド図 10 骨の修復を促進する 3D 印刷された神経スキャフォールドこの記事の要点要約すると、複雑な神経環境に合わせて 3D 印刷されたスキャフォールドを準備するために使用される材料の難しさは、神経再生療法が直面する大きな問題です。 3D プリントされた神経スキャフォールドは、さまざまな生体材料と薬剤を組み合わせて、神経系の病理学的研究と臨床治療を加速します。 3Dプリント技術の更新と新素材の開発により、神経ステントの治療効果が効果的に向上します。しかし、神経足場を構築するための現在の方法には、依然としていくつかの課題が残っています。これらの課題には、大規模で均一に整列した繊維を製造することの難しさ、不十分な機械的強度、電気絶縁の問題などがあり、いずれもさらなる改善が必要です。さらに、生分解性の 3D プリントされた足場は神経細胞の成長と生存をサポートしますが、異なる細胞タイプを統合して相乗的に神経再生を促進することは依然として困難です。将来的には、先進的な3Dプリント技術、神経成長剤、多機能材料の組み合わせにより、神経再生足場の研究開発と応用が促進されるでしょう。

出典: https://doi.org/10.1007/s42242-024-00291-5

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