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脊髓损伤发病率高,治愈率低,传统的药物治疗和手术治疗不能从根本上解决问题,也难以对功能进行区分恢复。采用组织工程的方式,移植载细胞的和营养物质的支架材料,可提供外源性细胞帮助恢复损伤处的生理功能,也可促进内源性神经元的修复,利于组织重建。目前支架移植治疗脊髓损伤的报道虽多,传统的支架移植也仅限于对脊髓损伤处缺陷的填埋,未对脊髓生理分区进行研究,而3D打印具有精准定制的特点可解决这类问题。本项研究拟采用3D打印构建新型药物传递系统:纳米粒-复合支架,制备载药纳米粒和新型可打印水凝胶,并负载细胞研究其体内、体外诱导细胞向神经元分化情况,实现脊髓损伤的治疗。第一章综述本章综述了脊髓损伤治疗方式、组织工程支架材料以及三维打印构建缓释支架三个方面。脊髓损伤的治疗方式包括药物治疗、手术治疗,其中药物治疗以抗炎,提供营养因子为主。随后介绍组织工程的支架材料,包括天然来源和人工合成。最后综述了三维打印构建缓释支架的应用研究。第二章PLGA载药纳米粒的制备与表征本章通过复乳法制备载BDNF的聚（乳酸-乙醇酸）共聚物纳米粒（BDNF@PLGA）。对牛血清白蛋白（BSA）、脑源性神经营养因子（BDNF）的检测方式进行方法学验证,精密度、回收率均满足方法学要求。以BSA为模型药物,采用正交设计优化其制备工艺,由单因素实验确定因素水平,以纳米粒的包封率、载药量为指标确定最佳工艺。实验结果表明,最佳制备条件:初乳和外水相的体积比为1:15,投药量与PLGA用量质量比为6:100,聚乙烯醇溶液浓度为1%（w/v）,超声时间为5 min。在优化的条件下制备BDNF@PLGA纳米粒并对其进行表征,纳米粒近似球形,粒径为（215±0.28）nm,电位为-23.31 mV,包封率为（78.75±2.61）%。所得纳米粒可在体外缓释药物达14天,且无突释现象,达平衡时累积释放率为（84.65±3.35）%。第三章3D打印纳米粒-复合支架的制备及表征本章利用3D打印制备载BDNF纳米粒的海藻酸钙-Matrigel复合支架（BDNF-@PLGA-SA-MA）。打印材料由海藻酸钠和Matrigel混合构成,调整混合水凝的比例对黏度有较大改变,0.5%海藻酸钠-30%Matrigel（SA-MA）混合溶液的黏度适于打印,与3%CaCl2溶液交联形成SA-MA支架,可符合凝胶倒置实验检测。在SA-MA支架中添加BDNF@PLGA,经3D打印机双通道打印可制备BDNF-@PLGA-SA-MA复合支架。扫描电镜下可观察到支架具有丰富的孔洞结构,纳米粒均匀分布于支架中,且类球形态保持完整。与载游离药物的SA-MA支架（BDNF-SA-MA）相比,BDNF@PLGA-SA-MA复合支架药物缓释能力更强。体外降解Alamar Blue染色结果表明,纳米粒复合支架具有促细胞增殖作用。钙黄绿素/碘化丙啶（Calcein/PI）色结果表明,纳米粒复合支架有较高的生物相容性,培养三天后细胞的存活率为（88.04±3.10）%。第四章3D打印纳米粒-复合支架体外诱导外胚层间充质干细胞向神经元分化本章主要研究3D打印的BDNF@PLGA-SA-MA复合支架在体外的应用,考察支架促外胚层间充质干细胞（EMSCs）向神经元分化的能力,同时以二维培养及载游离药物的BDNF-SA-MA支架做对照组。免疫荧光结果表明上述培养环境下,EMSCs均可表达特异性神经元标记物,诱导后从细胞形态上看,BDNF@PLGA-SA-MA复合支架上的神经元更成熟,可形成神经网络。qRT-PCR检测目的基因mRNA的相对表达含量,纳米粒复合支架中EMSCs的mRNA表达含量更高。流式细胞术检测TUJ1的表达量,发现纳米粒复合支架中的EMSCs阳性率更高。三维环境可模拟细胞外基质作用,包载纳米粒可减少BDNF的流失,缓慢释放药物诱导细胞分化,使EMSCs向神经元分化效率更高。第五章3D打印纳米粒-复合支架修复脊髓损伤的研究本章主要考察载EMSCs的BDNF@PLGA-SA-MA复合支架体内修复大鼠脊髓损伤。SD大鼠进行T9-T10脊髓全截断造模,移植载细胞的复合支架进行治疗,评价运动功能的恢复包括BBB评分和旷场实验;研究结果表明:损伤后前四周载游离药物的BDNF-SA-MA支架和BDNF@PLGA-SA-MA复合支架大鼠的恢复能力均较好,且BDNF@PLGA-SA-MA支架对运动功能恢复更明显。病理切片结果显示,经BDNF@PLGA-SA-MA支架移植修复后,损伤空洞减少,胞间隙明显缩小,排列有序,组织发生有利重构。