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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構支撐，參與細胞間的信號傳導和組織修復。在器官制造領域，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構的加工非常困難，大大制約了膠原材料在器官制造領域中的應用。
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，可用于精準構建集成結構和化學引導線索的膠原蛋白神經(jīng)支架。相關成果以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構的仿生制造需求，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，從而建立了包含結構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)定支持基礎研究領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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