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胶原蛋白支架制造与神经再生修复成果示意图

胶原蛋白是人体中重要的功能材料，可为细胞和组织提供结构支撑，参与细胞间的信号传导和组织修复。在器官制造领域，胶原蛋白可作为支架材料，提供细胞附着和生长的框架，促进组织器官的重建与修复。然而，由于胶原蛋白具有明显的软物质属性，使得对其进行高精细度结构的加工非常困难，大大制约了胶原材料在器官制造领域中的应用。

针对该问题，中国科学院沈阳自动化研究所与中国人民解放军空军军医大学第一附属医院合作开展研究，研制了一套高精度生物3D打印平台，可用于精准构建集成结构和化学引导线索的胶原蛋白神经支架。相关成果以Quantitative biofabrication platform for collagen-based peripheral nerve grafts with structural and chemical guidance为题发表于Advanced Healthcare Materials（中国科学院一区TOP期刊），并作为封面文章（Front cover）进行特别报道。

科研团队面向天然神经组织中高密度微通道引导结构的仿生制造需求，提出了胶原水凝胶的黏弹性模型辨识与界面组装分析方法；面向引导神经轴突长距离再生的生长因子梯度分布需求，开发了胶原水凝胶的双组分高精度调配控制模型，从而建立了包含结构与化学要素的胶原组织工程支架定量化制造平台。

团队通过该定量化制造平台构建了含双重引导的胶原神经组织，其植入神经截断的大鼠12周后，坐骨神经功能指数（SFI）和复合肌肉动作电位（CMAP）等多项指标表明，大鼠下肢运动及感觉功能均获得显著恢复。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目的支持。（机器人学研究室）