3D打印类神经组织的构建及应用

发布时间：2020-04-06 09:46

【摘要】：神经系统的损伤是一种严重影响人们生活的疾病,带来沉重的家庭以及社会负担。目前针对神经系统的损伤仍没有一种特效性的疗法,而干细胞疗法在近些年的研究中显示出巨大的潜力。但干细胞治疗在目前主要存在几个问题:畸胎瘤的发生,细胞注射的严重流失,干细胞分化的不可预知性。针对这些问题,本论文基于透明质酸,模拟电信号在脑发育过程种的指导作用,开发了类神经组织的培养平台,并结合3D打印,控制最终形成的神经组织的形状,最终将培养的类神经组织运用到小鼠脑损伤修复。透明质酸是神经系统主要的细胞外基质,在脑发育以及脑功能维持中发挥着重要作用,而不同分子量的透明质酸的功能又有不同。基于此,论文比较了透明质酸与胶原、明胶等不同水凝胶成分对于神经干细胞增殖迁移的影响。在确定ALG/HA体系对于神经干细胞培养的优异性后,从阻抗、弹性模量等方面对于不同分子量透明质酸进行了筛选,发现体系阻抗越低,弹性模量越接近正常脑组织,神经干细胞在其中伸展迁移速度越快。在长达8周的培养中,神经干细胞增殖,迁移,延伸,形成神经网络,不断降解周围外环境中人工的水凝胶成分,最终能够形成致密多孔状的类神经组织。通过免疫荧光分析,类神经组织中细胞以神经干细胞居多,少量分化为神经元和神经胶质细胞。并且体外分化实验证明了类神经组织中干细胞的干性,通过控制分化条件,类神经组织中的细胞种类可以被人为控制。在此基础上,对该水凝胶体系从ALG、HA、CaCl_2浓度等方面进行了优化,使其更适用于3D打印。最终的优化体系为1.5%ALG,0.3%HA,100m MCaCl_2,并使用该体系进行了单纤维、多层复合纤维、手部正中神经等多种复杂神经结构的打印,并与神经干细胞结合,最终证明该体系用于3D打印的可行性。课题对类神经组织进行了体内的移植修复实验,通过与不移植组、干细胞注射组进行对比,类神经组织移植组具有最佳的治疗效果,细胞在脑损毁区域具有最佳的细胞留存率,并且能在损伤部位形成透明的类凝胶物质来填充。
【图文】：

神经干细胞,成体干细胞,多能性,胚胎

细胞存在于成年脊椎动物的大脑中，并在整个生命经干细胞在体内主要来源于成体干细胞或者多能性于胚胎及幼儿发育过程中尽管数量要低的多，并且只能存在于特定的位置。区域是海马齿状回的颗粒下区存在神经元的再生一直是一个有争议的问题，而进一步将这个问题推到争议的前端。称，经过历时逾四年，通过对童年之后（儿海马区每平方毫米大约有锐减。1只有 2.4非人灵长类动物的情况。结果表明，与的海马区内新生神经元的数量随着年龄增长而大幅下图 1-1 神经干细胞的不对称分裂胞存在于成年脊椎动物的大脑中，并在整个生命经干细胞在体内主要来源于成体干细胞或者多能性于胚胎及幼儿发育过程中，但是也持续存在于出生区域是海马齿状回的颗粒下区以及侧脑室的下区。2018 年 3 月，59 例不同年龄的人的童年之后（18 岁及 18 岁以后），人脑不再产生新的1618 个新生神经元。但岁时降低了 5 倍，7 岁时降低 23 倍，，到了个神经元，降低了近 700 倍。为进一步验非人灵长类动物的情况。结果表明，与人的实验结但是也持续存在于出生尽管数量要低的多，并且只能存在于特定的位置。以及侧脑室的下区。201人的实验结

3D打印类神经组织的构建及应用

CerebralOrganoid的结构
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318

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