編輯丨王多魚(yú)

排版丨水成文

脊髓修復(fù)需要能復(fù)制天然組織中軸突排列結(jié)構(gòu)和機(jī)械柔軟度的生物材料。然而，目前大多數(shù)支架在水合、低剛度環(huán)境中無(wú)法支持人神經(jīng)干細(xì)胞（hNSC）的三維排列和神經(jīng)元分化。

2026 年 1 月 13 日，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所顧奇研究員聯(lián)合胡寶洋研究員、馮桂海研究員及中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所鄭雄飛研究員團(tuán)隊(duì)（黃文慧、陳淑嫻、李凱、丁雅麗、詹泊為論文共同第一作者），在Cell Stem Cell期刊發(fā)表了題為：Nanoengineered Extrusion-Aligned Tract Bioprinting Enables Functional Repair of Spinal Cord Injuries 的研究論文。

該研究提出一種剪切應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的生物 3D 打印新策略——NEAT（Nanoengineered Extrusion-Aligned Tract）。該技術(shù)在無(wú)需后處理的條件下，實(shí)現(xiàn)了從納米級(jí)纖維排列到厘米級(jí)三維組織結(jié)構(gòu)的連續(xù)取向構(gòu)建，并在體內(nèi)外體系中完成系統(tǒng)性功能驗(yàn)證，在大鼠完全性脊髓橫斷模型中，NEAT 植入物促進(jìn)了軸突的顯著重新連接、突觸形成以及明顯的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。這種策略將拓?fù)淇刂?、?xì)胞編程和功能整合相結(jié)合，為神經(jīng)組織工程和脊髓再生提供了一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)。

在生物制造領(lǐng)域，基于天然膠原的高含水水凝膠存在力學(xué)穩(wěn)定性差、三維結(jié)構(gòu)難以固化及空間取向難以跨尺度構(gòu)建等問(wèn)題，制約了復(fù)雜功能組織的工程化制造。尤其在生理?xiàng)l件下，膠原自組裝速度慢、成型可控性差，依賴(lài)外場(chǎng)牽拉或靜態(tài)支架獲得的取向結(jié)構(gòu)往往無(wú)法長(zhǎng)期維持，也難以與生物 3D 打印流程良好兼容。天然細(xì)胞外基質(zhì)的取向具有多尺度特征，從納米纖維、微米纖維束到宏觀結(jié)構(gòu)需協(xié)同一致，進(jìn)一步增加了構(gòu)建難度。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)提出了NEAT（Nanoengineered Extrusion-Aligned Tract）策略，將材料組裝與制造過(guò)程耦合，在保持膠原三螺旋結(jié)構(gòu)和生物活性的基礎(chǔ)上，利用擠出打印過(guò)程中的剪切應(yīng)力場(chǎng)，誘導(dǎo)化學(xué)修飾的原膠原纖維在成形的同時(shí)發(fā)生定向重排與有序組裝；通過(guò)優(yōu)化噴嘴尺寸、打印速度與擠出壓力等關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了從百納米到微米級(jí)的纖維連續(xù)取向。

體外功能鑒定結(jié)果表明，NEAT 打印構(gòu)建的取向組織在細(xì)胞分化與功能成熟度方面均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，支持超過(guò) 8 周的體外培養(yǎng)。在動(dòng)物損傷模型中，取向打印結(jié)構(gòu)在維持工程穩(wěn)定性的同時(shí)，促進(jìn)軸突再連接、突觸形成及取向結(jié)構(gòu)重建。

這項(xiàng)研究所開(kāi)發(fā) NEAT 策略成功解決了超軟、高含水組織制造的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)從百納米纖維排列到厘米級(jí)組織功能的多層級(jí)構(gòu)建，為未來(lái)體外功能模型及多尺度生物制造系統(tǒng)奠定了方法學(xué)基礎(chǔ)。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00455-2