摘要：明尼苏达大学双城分校的一项最新研究在脊髓损伤治疗领域取得重大突破。研究团队通过创新的3D打印技术，成功制造出能够引导干细胞生长的仿生支架，让脊髓完全断裂的实验大鼠重新获得运动能力。这项发表在《先进医疗材料》期刊上的研究，为全球超过30万名脊髓损伤患者带来新的治

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250826005226.htm

明尼苏达大学双城分校的一项最新研究在脊髓损伤治疗领域取得重大突破。研究团队通过创新的3D打印技术，成功制造出能够引导干细胞生长的仿生支架，让脊髓完全断裂的实验大鼠重新获得运动能力。这项发表在《先进医疗材料》期刊上的研究，为全球超过30万名脊髓损伤患者带来新的治疗希望。

突破传统治疗瓶颈

该方法涉及为实验室培育的器官创建一个独特的3D打印框架，称为类器官支架，其中带有微观通道。图片来源：明尼苏达大学麦卡尔平研究小组

脊髓损伤一直是医学界最具挑战性的难题之一。与其他组织不同，脊髓神经纤维一旦受损，几乎无法自然再生。传统治疗方法主要依赖康复训练和药物支持，但对于完全性脊髓损伤患者而言，这些方法往往无法恢复基本的运动功能。

研究团队面临的核心问题是如何让新生的神经细胞按照预期方向生长，并与现有的神经回路建立有效连接。传统的细胞移植方法虽然能够提供新的神经细胞，但缺乏有效的引导机制，导致细胞生长混乱，难以形成功能性的神经通路。

明尼苏达大学机械工程系的研究团队决定从工程学角度解决这一生物学难题。他们设计了一种独特的3D打印支架，这种支架不仅能够为细胞提供生长环境，更重要的是能够通过精确设计的微观通道引导细胞的生长方向。

精密工程与生物学的完美融合

这项技术的核心在于一种被称为"类器官支架"的3D打印结构。研究人员利用生物相容性材料，精确打印出带有微观通道的支架结构。这些通道的直径和走向都经过精心设计，能够模拟正常脊髓组织的微环境。

支架制造完成后，研究团队将脊髓神经祖细胞植入其中。这些细胞来源于人类成体干细胞，具有分化成各种神经细胞的潜能。在支架的引导下，这些祖细胞开始按照预定路径生长，形成有序的神经纤维网络。

实验中最关键的发现是，新生的神经细胞能够向两个方向同时生长：既能够向头部方向延伸，也能够向尾部方向延伸。这种双向生长模式确保了新形成的神经回路能够与脊髓损伤部位上下两端的正常组织建立连接，形成一个完整的信号传递通道。

实验结果超出预期

在动物实验中，研究团队选择了脊髓完全断裂的大鼠作为实验对象。这种损伤模式是最严重的脊髓损伤类型，传统治疗方法几乎无效。将支架移植到大鼠体内后，研究人员通过多种手段监测治疗效果。

显微镜观察显示，移植的神经祖细胞成功分化为功能性神经元，并在支架引导下形成了有序的神经纤维束。更令人惊喜的是，这些新生的神经纤维不仅在支架内部生长，还成功穿透支架边界，与宿主的正常神经组织建立了直接连接。

行为学测试结果更加令人振奋。原本完全瘫痪的实验大鼠在接受治疗后逐渐恢复了后肢运动功能。虽然运动能力尚未完全恢复到正常水平，但大鼠已经能够支撑体重并进行基本的行走动作。电生理学检测证实，信号能够通过新形成的神经回路从大脑传递到下肢，表明治疗确实重建了功能性的神经连接。

技术优势与创新点

这项技术的最大优势在于其精确的可控性。传统的细胞治疗方法往往面临细胞生长方向不可控的问题，而3D打印支架通过物理引导机制解决了这一难题。支架上的微观通道就像高速公路一样，为神经纤维的生长提供了明确的路径。

另一个重要创新是材料选择和结构设计的优化。研究团队选用的生物材料不仅具有良好的生物相容性，还能够在组织愈合过程中逐渐被机体吸收，避免了永久性异物的存在。支架的孔隙率和机械强度也经过精心调节，既能够为细胞提供适宜的生长环境，又能够承受脊髓组织的生理压力。

此外，这种方法还具有良好的标准化潜力。3D打印技术的精确性和可重复性意味着每个支架都能够保持一致的质量标准，这对于未来的临床应用至关重要。

临床转化前景与挑战

虽然动物实验结果令人鼓舞，但从实验室到临床应用仍面临诸多挑战。首先是规模化生产问题。目前的制造工艺主要适用于小规模实验室研究，要实现批量生产还需要进一步优化工艺流程和质量控制体系。

安全性评估是另一个关键问题。虽然动物实验未发现明显的不良反应，但人体临床试验需要更加严格的安全性验证。特别是干细胞的长期安全性，包括肿瘤形成风险和免疫排斥反应，都需要深入研究。

研究团队也认识到个体差异的挑战。不同患者的损伤程度、年龄、整体健康状况等因素都可能影响治疗效果，因此需要开发个性化的治疗方案。

未来发展方向

明尼苏达大学的研究团队正在多个方向推进这项技术的发展。他们计划扩大动物实验规模，在更多种类的实验动物中验证技术的有效性和安全性。同时，他们也在探索不同类型脊髓损伤的治疗可能性，包括不完全性损伤和慢性损伤。

在技术优化方面，研究团队正在开发新一代支架材料，这些材料能够释放促进神经再生的生长因子，进一步提高治疗效果。他们还在研究如何将这种技术与其他治疗方法相结合，如电刺激疗法和康复训练，形成综合性的治疗方案。

国际合作也是未来发展的重要方向。脊髓损伤是全球性的医学挑战，需要各国科研机构的共同努力。明尼苏达大学团队正在与欧洲和亚洲的研究机构建立合作关系，共同推进这项技术的临床转化。

这项研究的成功不仅为脊髓损伤治疗带来了新的希望，也为再生医学领域提供了新的技术范式。通过将工程学的精确控制与生物学的再生能力相结合，科学家们正在为人类最具挑战性的疾病寻找解决方案。虽然距离临床应用还有很长的路要走，但这项突破性研究已经为无数患者点亮了希望之光。

来源：人工智能学家