U podstaw wyzwania leży nie tylko fizyczna luka w tkance, lecz także niekorzystna biologia miejsca uszkodzenia – martwica, blizna glejowa i bogate w czynniki hamujące środowisko macierzy zewnątrzkomórkowej ograniczają odrastanie aksonów nawet wtedy, gdy dostarczy się kompatybilnego materiału, tj. komórek o potencjale regeneracyjnym. Koncepcja precyzyjnie zaprojektowanego rusztowania polega na tym, by odtworzyć zasadnicze cechy architektury rdzenia, w szczególności równoległy układ pęczków włókien, oraz zapewnić mechaniczne i biochemiczne wskazówki prowadzące wzrost wzdłuż osi długiej. Historycznie kluczowy impuls dały prace wykorzystujące ultraszybki, ciągły druk projekcyjny (µCPP), który umożliwił wytwarzanie hydrożelowych implantów z równoległymi kanałami „na miarę” rdzenia gryzonia i skalowalnych do geometrii ludzkiej, co udowodniono poprawą przewodzenia i funkcji ruchowych w modelach zwierzęcych.

Nowe badanie idzie dalej, łącząc druk materiału nośnego z precyzyjnym wdrukowaniem komórek wewnątrz mikrokanałów. Zespół zastosował ludzkie, z iPSC różnicowane progenitory nerwowe rdzenia o określonej regionalnej tożsamości, a następnie osadził je bezpośrednio w kanałach wydrukowanego organoidowego rusztowania. Taka topografia wymusza kierunkową aksonogenezę i wspiera tworzenie obwodów neuronalnych pełniących funkcję przekaźnika przez miejsce urazu. Po implantacji do szczurów z całkowitym przecięciem rdzenia komórki przeżywały, dojrzewały do neuronów, wysyłały wypustki rostralnie (czaszkowo) i kaudalnie (doogonowo, w dół), integrowały się synaptycznie z obwodami gospodarza i rzeczywiście przynosiły istotną poprawę funkcji ruchowych ocenianą behawioralnie. Autorzy określają otrzymane konstrukcje mianem „mini-rdzeni”, podkreślając ich potencjał do mostowania ciężkich uszkodzeń.

W centrum pomysłu znajduje się świadome projektowanie właściwości materiałowych i architektonicznych inżynierii tkankowej. Hydrożele oparte na żelatynie (np. GelMA) i hybrydowe kompozyty pozwalają dobrać moduł sprężystości oraz porowatość tak, aby odwzorować miękkość tkanki rdzenia, a tempo degradacji dopasować do tempa przebudowy tkanek. Przewodzące dodatki lub warstwy mogą ponadto modulować środowisko bioelektryczne i sprzyjać dojrzewaniu sieci neuronalnych, co potwierdzają prace nad przewodzącymi rusztowaniami biomimetycznymi dla rdzenia. Jednocześnie przeglądy literatury podkreślają, że parametry, takie jak rozmiar i rozstaw kanałów, chropowatość ścian, gradienty adhezji oraz lokalne dostarczanie czynników troficznych, są równie krytyczne jak wybór bioatramentu, determinują kierunek wzrostu aksonów i jakość integracji z tkanką gospodarza.

Praca zespołu ludzi z różnych dziedzin nauki pokazuje, że w regeneracji kluczowa jest nie tylko „chemia” komórek, lecz także precyzyjna geometria materiału: odpowiednia sztywność, porowatość i równoległe kanały, które kierują wzrostem aksonów. To ważny krok ku terapiom odtwarzającym obwody nerwowe, choć przed testami klinicznymi stoją jeszcze wyzwania: długoterminowe bezpieczeństwo (m.in. kontrola dojrzewania komórek i ryzyka guzotworzenia), skalowanie do ludzkiej anatomii oraz standaryzacja procesu wytwarzania. Jeśli te bariery zostaną pokonane, drukowane „mini-rdzenie” mogą stać się realną drogą do częściowego przywracania funkcji po ciężkich urazach rdzenia kręgowego.