在3D生物打印机上打印定制的神经假体的技术

根据世界卫生组织的数据，全球有十亿多人，即约占世界人口的15%，患有各种形式的残疾。每年，多达半百万的人受到脊髓损伤，常常伴有瘫痪和自主神经功能紊乱。为了找到恢复残疾人健康的方法，研究人员正在开发侵入性神经假体，该假体可以将电信号传输到脊髓和大脑并恢复失去的功能。

医生和科学家面临的主要挑战之一是将神经假体调整到人周围的神经组织。尽管具有生物相容性弹性材料，但并非总是能够使该设备快速适应患者的解剖学和年龄特征。由圣彼得堡大学转化生物医学研究所的Pavel Musienko教授和谢菲尔德大学(谢菲尔德大学自动控制和系统工程系)的Ivan Minev教授领导的研究小组提出了解决此问题的方案。 )。他们开发了一种新的3D打印技术，可以快速定制肌肉和神经植入物，以监视和恢复运动和自主功能。

由于NeuroPrint混合3D打印技术，现在可以使用这种针对患者的方法。首先，打印机创建了将来由硅树脂制成的植入物的几何形状，该硅树脂还可以用作绝缘材料。然后，将铂或植入物的另一种导电元素的微粒施加到框架上。然后通过冷等离子体激活表面。此外，可以改变神经植入物中电极的数量和构造，从而产生用于植入脊髓，大脑或肌肉组织中的装置。从项目创建到原型制作的平均生产时间仅为24小时。

圣彼得堡大学转化生物医学研究所神经假体实验室负责人帕维尔·穆西年科(Pavel Musienko)教授说：“通过发达的技术，植入物的制造过程可以变得更快，更便宜。”考虑到设备的紧凑性和方法的多功能性，很可能在将来有可能在医院直接生产针对患者的神经植入物。这遵循了个性化医疗的原则，将尽可能减少成本和交货时间。”

神经科学家已经利用NeuroPrint技术对各种模型对象(哺乳动物和斑马鱼)进行研究。结果表明，新型神经植入物具有很高的生物整合度和功能稳定性。同样，当它们用于恢复四肢的运动功能并监测膀胱活动时，它们与同类产品一样好。此外，科学家还能够打印出形状和机械特性与硬脑膜相似的软植入物-大脑的外部结缔组织膜。这是一项重要的成就，因为由于神经植入物过于僵硬，不适合神经组织的柔软结构，因此无法进行许多科学实验。而且，这限制了它们在临床实践中的使用。

帕维尔·穆申科说：“我们已经在自由移动大鼠的实验中测试了我们的发展，以长期记录大脑皮层的电皮质信号，这是脑机接口的必要元素。”``对瘫痪动物的实验表明，神经网络的电刺激可以有效地恢复运动功能。因此，当人们遭受各种疾病和伤害时，NeuroPrint技术为中枢神经系统的基础研究和神经修复提供了新的机会。

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