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膠原蛋白支架制造與神經(jīng)再生修復成果示意圖
膠原蛋白是人體中重要的功能材料，可為細胞和組織提供結(jié)構(gòu)支撐，參與細胞間的信號傳導和組織修復。在器官制造領(lǐng)域，膠原蛋白可作為支架材料，提供細胞附著和生長的框架，促進組織器官的重建與修復。然而，由于膠原蛋白具有明顯的軟物質(zhì)屬性，使得對其進行高精細度結(jié)構(gòu)的加工非常困難，大大制約了膠原材料在器官制造領(lǐng)域中的應用。
針對該問題，中國科學院沈陽自動化研究所與中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院合作開展研究，研制了一套高精度生物3D打印平臺，可用于精準構(gòu)建集成結(jié)構(gòu)和化學引導線索的膠原蛋白神經(jīng)支架。相關(guān)成果以Quantitative biofabrication platform for collagen-based peripheral nerve grafts with structural and chemical guidance為題發(fā)表于Advanced Healthcare Materials（中國科學院一區(qū)TOP期刊），并作為封面文章（Front cover）進行特別報道。
科研團隊面向天然神經(jīng)組織中高密度微通道引導結(jié)構(gòu)的仿生制造需求，提出了膠原水凝膠的黏彈性模型辨識與界面組裝分析方法；面向引導神經(jīng)軸突長距離再生的生長因子梯度分布需求，開發(fā)了膠原水凝膠的雙組分高精度調(diào)配控制模型，從而建立了包含結(jié)構(gòu)與化學要素的膠原組織工程支架定量化制造平臺。
團隊通過該定量化制造平臺構(gòu)建了含雙重引導的膠原神經(jīng)組織，其植入神經(jīng)截斷的大鼠12周后，坐骨神經(jīng)功能指數(shù)（SFI）和復合肌肉動作電位（CMAP）等多項指標表明，大鼠下肢運動及感覺功能均獲得顯著恢復。
該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃等項目的支持。（機器人學研究室）
來源：中國科學院沈陽自動化研究所
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