[发明专利]仿生植入物

说明书

描述了用于脊髓和周围神经损伤的可植入装置。所述植入物包括三维打印结构，所述三维打印结构具有设置在其中的干细胞。还公开了用所公开的植入物治疗神经元损伤的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月12日提交的美国临时申请No.62/433,142的权益，该美国临时申请的全部内容以引用方式并入本文。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明是在国立卫生研究院授予的批准号EB014986的政府支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本文公开了用于治疗脊髓和周围神经损伤的含有干细胞的三维仿生植入物。

背景技术

用于对功能组织进行生物打印的方法已面临许多挑战，其中包括缺乏适当的生物制造技术来构建引导细胞生长和促进组织成熟所必需的复杂三维(3D)微架构。之前尚未成功完成中枢神经系统结构的三维打印。

发明概述

本文描述了用于组织修复的可植入装置或植入物。在一些实施方式中，组织可以是脊髓组织或周围神经组织。这些植入物可用于治疗这些类型组织中的任何一种的损伤。

植入物可包括没有分层的三维打印结构。在一些实施方式中，植入物可包括三维打印结构，所述三维打印结构包括第一端和第二端；一个或多个通道，所述一个或多个通道起始于所述第一端并终止于所述第二端；以及至少一种类型的干细胞，所述至少一种类型的干细胞包括在所述至少一个通道中。

在一些实施方式中，植入物是仿生的。植入物可以是脊髓仿生的，并且包括芯(代表脊髓灰质)和壳(代表脊髓白质)，其中所述壳含有通道。在另一些实施方式中，植入物可以是周围神经仿生的，并且包括堆积在一起的线性通道的蜂窝结构。在脊髓或周围神经的情况下，线性通道可以将再生轴突引导至病变的另一侧。

因此，本文公开了用于脊髓或周围神经损伤的仿生植入物，所述植入物包括：三维(3D)植入物，所述三维(3D)植入物包括第一端和第二端，并且包括芯和壳，并且模拟损伤部位的结构；至少一个通道，所述至少一个通道在所述壳中，起始于所述第一端并终止于所述第二端；以及至少一种类型的干细胞，所述至少一种类型的干细胞包括在所述至少一个通道中。

在一些实施方式中，所述植入物通过3D打印产生。

在一些实施方式中，所述至少一种类型的干细胞是神经干细胞。在一些实施方式中，所述神经干细胞是胚胎干细胞、iPSC来源的干细胞、直接分化的神经干细胞，或它们的组合。在一些实施方式中，所述至少一种类型的干细胞是间充质干细胞。在一些实施方式中，所述干细胞经工程化以表达BDNF、NT3、GDNF，或它们的组合。

在一些实施方式中，所述三维打印植入物包括聚乙二醇二丙烯酸酯，或甲基丙烯酰化明胶，或它们的组合。

在一些实施方式中，所述植入物是脊髓仿生的。在一些实施方式中，所述植入物是周围神经仿生的。

在一些实施方式中，所述通道是线性的。在一些实施方式中，所述通道彼此平行。在一些实施方式中，所述通道将再生轴突从所述第一端引导到所述第二端。在一些实施方式中，植入物包括两个或更多个通道，所述两个或更多个通道具有聚集为蜂窝结构的六边形横截面。

本文还公开了用于治疗有此需要的宿主的神经损伤的方法，所述方法包括：将本文公开的仿生植入物植入到需要治疗的位置；以及使损伤部位处的细胞再生。

在一些实施方式中，所述神经损伤是脊髓损伤、运动完全脊髓损伤、运动不完全脊髓损伤，或周围神经损伤。在一些实施方式中，所述神经损伤是脊髓损伤。在一些实施方式中，所述神经损伤是周围神经损伤。