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沿著支架生長的植物,番茄。這種概念能應用到神經再生嗎?

沿著支架生長的植物,番茄。這種概念能應用到神經再生嗎?filipe.garcia@Flickr CC BY 2.0

神經再生的困難

神經因為外力傷害斷掉後,再生是個複雜的過程,幾乎多為永久性的傷害。許多患者因外傷損及運動神經,嚴重者可能失去運動功能,像是脊髓損傷患者便是個例子;有些外傷患者皮膚復原後卻沒有恢復觸覺,這也是感覺神經中斷卻無法完整再生的案例。為什麼斷掉的神經不能直接再生,然後將中斷的兩端再度銜接起來呢?過去有研究發現受傷部位產生結痂,阻擋了神經再生,所以開發了對應的藥物來緩解結痂的生成。假使現在神經能夠生長,那麼如何讓他沿著原來斷掉的方向生長,然後和另一端的神經連結起來呢?

導引其生長

大家可能有過這種園藝經驗,有時候我們希望它朝某ㄧ個方向生長,便會在植物旁建立支架,侷限植物在這個區域內沿著方向生長;又例如溝渠引導水流,如果你希望兩處的水流匯集,可能挖溝渠,引導水流匯集。同樣的,我門Carl Johan可以引用這樣的原理來導引神經的再生方向嗎?

3D客製化列印

最新研究,美國幾間大學的科學家,應用3D影像掃瞄和列印技術,成功開發出客製化的矽膠材料植入物(點這裡看圖片),其幾何形狀設計源自神經的3D影像,更含有生化訊號的導引來幫助神經再生。目前這項產品,已經先進行過活鼠實驗,活鼠的坐骨神經被斷開後,經過手術植入這個產品治療,在10到12週之後,老鼠又能再度行走。

在這項研究中,3D掃描器先掃描過神經,得到相關的幾何資訊,便可用來建置神經結構。另外有客製化開發的3D列印機負責將這個神經結構列印出來;而前段提到的化學訊號導引物質,則是用來促進動作和感覺神經生長,也會一併在列印過程中加入。列印完成後,經由手術將植入物安裝到斷掉的神經末端。

未來如果能在人體內實驗成功,下ㄧ步就是希望每間醫院都能有這樣的掃描和列印設備,針對患者的狀況做客製化的神經再生植入物。另外,若有需要的話,科學家也計劃建立神經影像的資料庫,以應付臨床上無法取得患者神經影像的狀況。掃描和列印總共只花費約一小時,但植入後神經生長需要幾週的時間。事實上,過去也不乏成功讓神經再生的研究,但那是結構較為簡單的「一字形神經」;而現在所說的神經再生則是較為複雜的「Y字型神經」,具有動作和感覺分支的結構。

神經再生的技術新突破,有機會能幫助幾十萬神經損傷的患者。

文章參考:University of Minnesota
影片來源:UMN College of Science and Engineering
圖片來源:filipe.garcia@Flickr  CC BY 2.0
原文參考:Advanced Functional Materials


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。