[本站讯]近日,晶体材料全国重点实验室教授仇吉川、刘宏与山东大学齐鲁医院教授周恒星、李东亮合作,提出了一种简便高效可制备具有完整周期性条带及三螺旋结构的胶原微纤维的新方法。基于该天然胶原微纤维构建的工程化神经干细胞球体,显著提升了神经干细胞在脊髓损伤区域的存活与定向分化能力,为脊髓损伤修复提供了新策略。相关成果以“Facile Fabrication of Uniform Collagen Micro-Fibrils for Engineering Stem Cell Spheroids and Spinal Cord Injury Repair”为题,发表于国际期刊Advanced Functional Materials(IF=19)。文章第一作者为晶体材料全国重点实验室博士研究生李艺玮、山东大学齐鲁医学院博士研究生张铁元。通讯作者为仇吉川教授、刘宏教授、周恒星教授、李东亮教授。

脊髓损伤修复是再生医学领域的重大挑战。基于神经干细胞的三维球体移植因其能模拟细胞间的相互作用而被视为一种有前景的治疗策略,但球体内缺乏天然的细胞外基质-细胞相互作用,易形成缺氧坏死核心,且难以实现神经干细胞向功能神经元的定向分化。针对上述问题,研究团队创新性地通过冷冻切片与脱细胞处理,制备出具有完整周期性条带和三螺旋结构的均匀胶原微纤维。这些胶原微纤维可作为天然细胞外基质,与神经干细胞自组装形成工程化的干细胞球体。在球体内部,胶原微纤维均匀分布形成网络结构,有效缓解内部缺氧、增强细胞外基质-细胞相互作用,显著提升神经干细胞存活率与增殖能力。更重要的是,该胶原微纤维可作为分化诱导剂的储库,实现药物在神经干细胞球体内部的缓释与精准递送,成功引导神经干细胞高效分化为成熟的神经元,并形成具有功能性的神经微组织。在脊髓损伤小鼠模型中,移植该工程化干细胞球体显著促进了损伤区域神经元的再生、减少了胶质瘢痕形成,并有效改善了小鼠的运动功能恢复。本研究为构建神经微组织及治疗脊髓损伤等中枢神经系统疾病提供了全新的材料平台与治疗策略。
近年来,仇吉川教授、刘宏教授团队在生物材料治疗神经损伤和神经退行性疾病等医工交叉领域取得多项研究成果(Nat. Mater., Nat.Commun., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev., Adv. Funct. Mater., ACS Nano., Adv. Sci.)。相关工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省泰山学者计划、山东大学和晶体材料全国重点实验室的大力支持。