虽然骨组织工程领域取得了相当大的进展，但修复创伤、感染或恶性切除引起的严重骨缺损的问题尚未完全解决。骨修复是一个复杂、精心协调的生理过程，由微环境中多种生化和物理线索的组合调节。当我们遭受骨折或其他骨损伤时，通常不会考虑到神经系统在修复过程中的作用。然而，一项新的研究引起了研究者们的兴趣，该研究利用生物打印技术，模拟了神经和骨之间的互动，以改善骨修复的微环境。这项研究为骨折和骨损伤的治疗带来了新的希望。本文的研究重点如下：

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神经与骨修复的关系：该研究发现神经系统在骨修复中发挥着关键作用。当我们骨折或受伤时，神经系统会首先做出反应，开始调节骨再生的微环境。这个微环境包括血管、免疫细胞和干细胞，它们协同作用，影响骨的修复过程。

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Schwann细胞：研究发现，Schwann细胞（SCs）是神经系统中的关键细胞之一，它们对于维护神经系统并促进新骨的神经化至关重要。SCs通过释放神经递质和外泌体（SC-exos）来促进骨再生。

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外泌体的作用：外泌体是一种细胞间通信的方式，通过传递一种叫做miRNA的分子来调控免疫和组织修复。SC-exos被证明对于骨再生至关重要，因此研究人员尝试使用生物打印技术来模拟它们的作用。

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生物打印技术：生物打印技术是一种新兴的生物制造技术，它可以将高密度的活细胞、生物材料和生物活性物质一起打印，从而创建高度生物活性的结构。研究人员使用这项技术来制造构建物，这些构建物模拟了SCs对于骨修复微环境的调节作用。

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应用前景：这些生物打印的构建物有望用于改善骨修复微环境，从而促进骨再生。它们可以在骨髓间充质干细胞（BMSCs）的帮助下，通过模拟神经-骨相互作用来促进骨细胞的生长和再生。

      为了验证SCs是否参与骨修复过程，研究人员研究了在大鼠股骨骨折附近骨组织中3、7和14天时SCs特殊标志物的S100β的免疫荧光表达。β III-微管蛋白（神经轴突的特定标志物）也进行了染色以观察神经纤维的分布。

图1  3、7、14天骨折附近S100β（绿）和β III-微管蛋白（红）表达

为研究SCs是否能够通过旁分泌途径调节BMSCs的增殖和成骨分化，收集SCs的上清液，以特定比例（SCs上清液的10%、30%和50%）与最小α必需培养基（MEM）混合，形成培养BMSC的条件培养基（CM），并以正常培养基为对照组，对BMSCs进行培养。结果显示，CM培养的BMSCs成骨分化相关基因和蛋白表达明显增高。随后研究人员对SCs和SC-exos进行了小RNA测序（小RNA-seq），分析并实验，结果表明let-7c-5p可有效促进BMSCs的成骨分化。

图2  SCs旁分泌信号对BMSC的影响

接下来，研究人员使用了由GelMA和SilMA组成的混合生物墨水系统进行3D打印支架，由于SilMA的掺入，支架有了更持久稳定的药物释放速率。当支架中加载BMSC并培养7天后，SC-exos@G/S组BMSCs比G/S组具有更高的成骨活性，这表明SC-exos@G/S构建体能够成功模拟SCs与BMSC之间的细胞间通讯并促进BMSC体外成骨分化的假设。

图3  生物打印结构体外和体内的成骨功能

在骨骼修复过程中，神经和血管的再生对于有效的骨骼愈合至关重要，在SD大鼠皮下植入模型中，14天后在SC-exos@G/S组中观察到许多免疫荧光信号，表明SC-exos@G/S构建体神经支配良好，而在G/S组中几乎没有观察到免疫荧光信号。另一方卖弄，在SC-exos@G/S组中，在7天观察到强大的血流信号，表明构建体内部有足够的血液供应，相比之下，G/S组几乎没有显示任何血流指示。

图4  SD大鼠皮下植入模型组织学分析与超声图像

最后，使用大鼠颅骨缺损模型检查生物打印结构对骨愈合的影响。SC-exos@G/S组表现出最佳的骨形成促进效果，新骨组织几乎完全填充缺损位置。此外，苏木精和伊红（HE）以及Masson的三色染色标本分析结果清楚地表明，SC-exos@G/S组的骨缺损几乎完全修复，而G/S组的骨缺损只有很小的愈合成功率。

图5  大鼠颅骨缺损模型

总的来说，这项研究揭示了神经系统和SCs在骨修复中的关键作用，以及如何利用生物打印技术来模拟这种神经-骨相互作用，从而改善骨折和骨损伤的治疗方法。这一发现为骨组织工程领域带来了令人振奋的希望，有望改善骨损伤的治疗效果。研究者们正在继续深入研究，以进一步了解和利用这一新的治疗方法。